JP2004198999A - Projection type display device - Google Patents

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JP2004198999A
JP2004198999A JP2002370682A JP2002370682A JP2004198999A JP 2004198999 A JP2004198999 A JP 2004198999A JP 2002370682 A JP2002370682 A JP 2002370682A JP 2002370682 A JP2002370682 A JP 2002370682A JP 2004198999 A JP2004198999 A JP 2004198999A
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JP
Japan
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light
color
optical system
display device
polarizing plate
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Withdrawn
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JP2002370682A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sekine
淳 関根
Tetsuo Hattori
徹夫 服部
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device using a reflection type light valve capable of yielding a projected image excellent in white balance and contrast. <P>SOLUTION: The projection type display device is provided with a light source 201, a color separation optical system color-separating a light beam from the light source to three color light beams, three reflection type light valves arranged for respective color light beams, three polarizing beam splitters having a polarizing separation part for respectively polarizing and separating the three color light beams from the color separation optical system and guiding the light beams to the reflection type light valves, and respectively analyzing the three color light beams modulated by the reflection type light valves, a color compositing optical system color-compositing the three color light beams analyzed by the three polarizing beam splitters, and a projection lens projecting the composited light beam from the color compositing optical system. A light quantity adjusting member is arranged in the optical path of at least one color light beam out of the three color light beams. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の反射型ライトバルブを使用した投射型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
赤色光、緑色光、及び青色光(以後、本明細書中では、それぞれR光、G光、及びB光と記す)用にそれぞれライトバルブを配置して、各色光を全体としてのホワイトバランスを確保できるようにそれぞれ光量調整用のNDフィルターを経由して各色光用のライトバルブに入射させて各色信号に基づいて変調を行い、ライトバルブから射出した変調光を色合成して投射レンズで投射する構成の透過型の投射型表示装置が知られている(特許文献1参照。)。
【0003】
特許文献1に開示された投射型表示装置では、各光源から射出されたR光、G光及びB光は各色光の光軸に対して垂直に配置された光量調節手段である透過光量を調節できる色光毎のNDフィルターに入射させてホワイトバランスを調節して各色光用に配置された透過型液晶ライトバルブにそれぞれ入射させ、各色光の色信号に基づいて変調させて変調光を射出させ、色合成光学系を構成するクロスダイクロイックプリズムに入射させてホワイトバランスの良好な光を色合成して射出し、投射レンズから投射する構成を有している。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−313114公報(図5参照)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、反射型ライトバルブを使った投射型表示装置において、NDフィルターのような光量調節部材を光路中に配置することによって、ホワイトバランスを良好に調整でき、かつ投射像のコントラストを良好にする投射型表示装置は提案されていなかった。
【0006】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、ホワイトバランス及びコントラストの良好な投射像を得ることのできる反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光源と、前記光源からの光を第1色光、第2色光、及び第3色光の3色の光に色分解する色分解光学系と、前記3色の光にそれぞれ対応して配置された第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブと、前記色分解光学系からの前記3色の光をそれぞれ偏光分離して前記第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブに導き、前記第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブで変調された前記3色の光をそれぞれ検光するための偏光分離部を有する第1、第2、及び第3の偏光ビームスプリッタと、前記第1、第2、及び第3の偏光ビームスプリッタによって検光された前記3色の光を色合成する色合成光学系と、前記色合成光学系からの合成光を投射する投射レンズとを有し、前記3色の色光の少なくとも1つの色光の光路中に光量調節部材を配置したことを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【0008】
また、また、本発明の投射型表示装置では、前記光量調節部材は、前記色光に対応して配置された偏光ビームスプリッタと前記色分解光学系の間の光路中に配置されていることが好ましい。
【0009】
また、本発明の投射型表示装置では、前記光量調節部材は、入射偏光の状態を変化させる波長位相板と、偏光板とから構成されていることが好ましい。
【0010】
また、本発明の投射型表示装置では、前記前記偏光板は、ワイヤグリッド金属偏光板又はサファイア基板に貼り付けられた偏光板であることが好ましい
また、本発明の投射型表示装置では、前記光量調節部材は、複数の吸収型NDフィルターからなることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0012】
図1は本発明の第1実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。図2は本発明の第2実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図であり、図3は第2実施形態における光量調節部材である1/2波長位相板と偏光板の配置を説明する斜視図である。図4は本発明の第3実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【0013】
(第1実施形態)
図1は本発明の投射型表示装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。図1において、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸を定義する。なお、Y軸は紙面に対して垂直な方向である。
【0014】
図1において、ランプ101aと放物面鏡等の凹面鏡101bとから構成される光源101から射出されるランダム偏光の光源光は偏光変換装置101cによって紙面に垂直なY軸方向に平行な振動方向を有する直線偏光に変換される。この偏光した光をB光(青色光)に対して透過特性を有し、R光(赤色光)とG光(緑色光)とに対して反射特性を有するダイクロイックミラー102に入射して、B光と、G光とR光の混合光とに色分解する。ダイクロイックミラー102で色分解された各色光のうちB光は、B光の光軸に対して直交して配置された光量調節部材であるNDフィルター109Bに入射し、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ104Bに入射される。
【0015】
一方、ダイクロイックミラー102で色分解されたR光とG光の混合光は、G光を反射しR光を透過する特性を有するダイクロイックミラー103に入射し、反射されたG光と透過して進行するR光に色分解される。色分解されたG光はXZ平面に垂直に、かつG光光軸に対して直交して配置される光量調節部材であるNDフィルター109Gに入射し、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ104Gに入射する。また、色分解されたR光はXZ平面に垂直に、R光の光軸に対して直交して配置される光量調節部材であるNDフィルター109Rに入射し、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ104Rに入射する。なお、ダイクロイックミラー102とダイクロイックミラー103とで色分解光学系が構成されている。NDフィルターによって各色光の光量を調整することによってホワイトバランスを良好にすることができる。
【0016】
各偏光ビームスプリッタ104B、104G、及び104Rにそれぞれ入射されたホワイトバランスの取れた入射光はそれぞれの偏光分離部104B−P、104G−P、及び104R−Pを反射して進行して各偏光ビームスプリッタ104B、104G、及び104Rをそれぞれ射出して、各色光用に配置されたライトバルブ105B、105G、及び105Rにそれぞれ入射する。入射光は各色光用のライトバルブ105B、105G、及び105Rによってそれぞれ変調されて反射する。変調されることによって偏光方向が90度回転(紙面に対してX軸もしくはZ軸に平行な)した光がライトバルブから射出されて、再度各色光用の偏光ビームスプリッタ104B、104G、及び104Rにそれぞれ入射する。入射された変調光は偏光分離部104B−P、104G−P、及び104R−Pでそれぞれ検光されて検光光として取りだされ、R光とG光は色合成をおこなうダイクロイックミラー106に入射しR光は透過しG光は反射されてR光とG光の混合光となり射出される。射出された混合光はダイクロイックミラー107でB光と合成され色合成が達成され射出される。合成光は、投射レンズ108に入射して、図示しないスクリーン上にフルカラー投射像を投射する。このようにして反射型表示装置が構成されている。
【0017】
このような配置を採用することによって、ホワイトバランスが良好で、コントラストの良好な投射像を投射することが可能となる
なお、本実施形態では、ホワイトバランスを取るためにR光、G光、及びB光の各色光の光路中に光量調整部材であるNDフィルターそれぞれ配置したが、色分解光学系の設計により必ずしも全ての色光にこれらを配置する必要はない。R光、G光、及びB光の3色の光のうち2色の光にNDフィルターを配置してもよいし、1色光のみに配置でも良い。どの色光にこれら部材を配置すべきかは、色分解光学系の設計、製造に依存して適宜決めれば良い。
【0018】
(第2実施形態)
図2は本発明の投射型表示装置の第2の実施形態を示す概略構成図である。図2において、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸を定義する。なお、Y軸は紙面に対して垂直な方向である。
【0019】
図2において、ランプ201aと放物面鏡等の凹面鏡201bとから構成される光源201から射出されるランダム偏光の光源光は偏光変換装置202によって紙面に垂直なY軸方向に平行な振動方向を有する直線偏光に変換される。この偏光をB光(青色光)に対して反射特性を有するダイクロイックミラー203Bと、R光(赤色光)とG光(緑色光)とに対して反射特性を有するダイクロイックミラー203RGとを互いに直交するように配置(X型)したクロスダイクロイックミラー203に入射して、Z軸に平行でクロスダイクロイックミラー203の中心に対して互いに反対方向に進行するB光と、G光とR光の混合光とに色分解する。ダイクロイックミラー203で色分解された各色光のうちB光は折り曲げミラー204に入射して進行方向を変えて進行し、XZ平面に垂直で、かつ光学軸をY軸に平行な方向に対して所定の角度傾けて配置された1/2波長位相板212Bと、Y軸方向と平行な光学軸を有する偏光板213Bとから構成される光量調節部材により、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ208Bに入射される。
【0020】
一方、クロスダイクロイックミラー203で色分解されたR光とG光の混合光は折り曲げミラー205に入射して進行方向を変えて進行し、G光を反射しR光を透過する特性を有するダイクロイックミラー206に入射し、反射されたG光と透過して進行するR光に色分解される。色分解されたG光はXZ平面に垂直で、かつ光学軸をY軸に平行な方向に対して所定の角度傾けて配置された1/2波長位相板212Gと、Y軸方向と平行な光学軸を有する偏光板213Gとから構成される光量調節部材により、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ208Gに入射する。また、色分解されたR光はXZ平面に垂直で、かつ光学軸をY軸に平行な方向に対して所定の角度傾けて配置された1/2波長位相板212Rと、Y軸方向と平行な光学軸を有する偏光板213Rとから構成される光量調節部材により、透過光量を調節されて射出され偏光ビームスプリッタ208Rに入射する。なお、クロスダイクロイックミラー203と折り曲げミラー204、及び205とダイクロイックミラー206とで色分解光学系が構成されている。
【0021】
各偏光ビームスプリッタ208B、208G、及び208Rにそれぞれ入射されたホワイトバランスの取れた入射光はそれぞれの偏光分離部208B−P、208G−P、及び208R−Pを反射して進行して各偏光ビームスプリッタ208B、208G、及び208Rをそれぞれ射出して、各色光用に配置されたライトバルブ209B、209G、及び209Rにそれぞれ入射する。入射光は各色光用のライトバルブ209B、209G、及び209Rによってそれぞれ変調されて反射射出されて、再度各色光用の偏光ビームスプリッタ208B、208G、及び208Rにそれぞれ再度入射する。入射された変調光は偏光分離部208B−P、208G−P、及び208R−Pでそれぞれ検光されて検光光として取りだされ、色合成をおこなうクロスダイクロイックプリズム210にそれぞれ異なる入射面から入射する。クロイスダイクロイックプリズム210は内部にR光反射ダイクロイック膜210RとB光反射ダイクロイック膜210Bをそれぞれ直交して配置(X型)した複合プリズムであって、入射したB光はB光反射ダイクロイック膜210Bを反射し、入射したR光はR光反射ダイクロイック膜210Rを反射し、入射したG光は両ダイクロイック膜210B及び210Rを透過して色合成が達成される。合成光はクロスダイクロイックプリズム210を射出して、投射レンズ211に入射して、図示しないスクリーン上にフルカラー投射像を投射する。このようにして反射型表示装置が構成されている。
【0022】
図3はG光の光軸に挿入された1/2波長位相板212Gと偏光板213Gとから構成される光量調節部材の分解斜視図を示している。R光とB光の光量調節部材も同様の構造を有しているので、ここではG光のみを説明しR光とB光については説明を省略する。
【0023】
図3において、1/2波長位相板212Gに入射するG光の偏光の方向は、(A)に示す位置ではY軸に平行な振動方向を有する直線偏光である。この振動方向に対して、1/2波長位相板212Gの光学軸D1の方向Θは、例えば20度から30度程度の所定の角度を有している。1/2波長位相板212Gに入射して射出した(B)の位置の光はY軸方向に対して2Θの角度の方向に振動方向を有する直線偏光となっている。この直線偏光は偏光板213Gによって所定の光量がY軸方向に振動方向を有する直線偏光として射出され、一部は偏光板213Gに吸収される。1/2波長位相板212Gと偏光板213Gの組合せによって、G光の光量が調整されホワイトバランスの取れた光量が透過射出され、(C)の位置では光量の調節された振動方向がY軸に平行な直線偏光となっている。この直線偏光は偏光ビームスプリッタ208Gに入射し、偏光分離部208G−Pで実質的に反射される方向の偏光なので、偏光分離部208G−Pで反射されて偏光ビームスプリッタ208Gを射出し、ライトバルブ209Gに入射する。ライトバルブ209Gに入射した光は変調を受けて反射射出されて、再び偏光ビームスプリッタ208Gに入射し、変調光は偏光分離部208G−Pを透過した透過光として取りだされる。ライトバルブ209Gで変調されなかった非変調光は偏光分離部208G−Pの反射光として分離される。
【0024】
本第2実施形態では、上述の説明のように、偏光ビームスプリッタ208Gを通過して、ライトバルブ209Gに入射する偏光光の光量を偏光板213Gで不要の光量を吸収することによって調節している。高輝度の投射像を得るためには、1/2波長位相板212G、偏光板213Gに入射するG光の光量を増加しなければならず、偏光板213Gが光吸収による発熱によって性能劣化してしまう虞がある。性能劣化が危惧される程度の吸収が偏光板213Gによってなされることがある場合には、偏光板213Gとして通常の有機材料からなる偏光板ではなく、耐熱効果の大きいワイヤグリッド構成を有する金属偏光板や、熱発散効果が大であるサファイア基板に偏光板を貼り付けた構造の偏光板を使用することが望ましい。
【0025】
また、R光用の1/2波長位相板212Rと偏光板213R、G光の用の1/2波長位相板212G、偏光板213Gも同様の関係の配置を用いる。ただし、ホワイトバランス確保のために各色光の光量を調節するのであるから、1/2波長位相板212R、212G及び212Bの光学軸のY軸に平行な方向に対する傾きはそれぞれの色光に応じて決定されることが必要である。
【0026】
本第2実施形態では、1/2波長位相板と偏光板は、ライトバルブが黒状態である場合にライトバルブから反射して射出され、偏光ビームスプリッタの偏光分離部を反射して戻ってくる光が、偏光板及び1/2波長位相板で反射する反射光がゼロになるとはいえないが、反射光量は1/2波長位相板と偏光板を透過する光量に比較すると非常に少なく、反射光が再度偏光ビームスプリッタに戻って、ライトバルブに入射する光量もほとんど無視できる光量である。このため、1/2波長位相板と偏光板は各色光の光軸に対して垂直に配置する構成とすることができ、第1実施形態に比べさらにホワイトバランスが良好で、コントラストの良好な投射像を投射する投射型表示装置を提供することができる。
【0027】
なお、本第2実施形態では、各色光用に配置した波長位相板は1/2波長位相板であるが、使用する波長位相板としては1/2波長位相板に限定されるわけではない。例えば、他の波長位相板を配置して、例えば楕円偏光に変換して偏光板に入射して光量を調節することも可能である。他の波長位相板として、例えば1/4波長位相板を使うことができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る投射型表示装置に関して説明する。
【0028】
図4は本発明の第3実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。本第3実施形態が第2実施形態と異なる点は、各色光にそれぞれ光量調節部材である複数の吸収型NDフィルターを各色光の光路中に配置することにある。基本構成は第2実施形態と同様の構成を有しており、同様の構成部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【0029】
図4において、R光用の吸収型NDフィルター214R及び215R、G光用の吸収型NDフィルター214G及び215G、B光用の吸収型NDフィルター214B及び215Bは、各色光用の偏光ビームスプリッタ208R、208G、及び208Bの色分解光学系側入射面に近接してXZ平面及び各色光の光軸に垂直に配置して投射型表示装置が構成されている。
【0030】
本第3実施形態では、光量調節部材である複数の吸収型NDフィルターを各色光の光路に配置している。この結果、全体として吸収する光量を各NDフィルターに配分することができ、各NDフィルターの発熱による性能の劣化を防止することができる。
【0031】
また、各色光用のライトバルブ209B、209G、及び209Rが黒状態の時、それぞれのライトバルブ209B、209G、及び209Rを反射射出した光はほとんど偏光ビームスプリッタ208B、208G、及び208Rにそれぞれ入射し、偏光分離部208B−P、208G−P、及び208R−Pにそれぞれ入射し、各色光用の吸収型NDフィルター214Bと215B、214Gと215G、及び214Rと215Rにそれぞれ入射する。NDフィルター214Bと215B、214Gと215G、及び214Rと215Rは吸収型であるので大部分の光は吸収か透過されるので、NDフィルター214Bと215B、214Gと215G、及び214Rと215Rでそれぞれ反射して逆行する光はほとんどない。この結果、偏光ビームスプリッタ208B、208G、及び208Rをへて各色光のライトバルブへ209B、209G、及び209Rにそれぞれ入射する光はほとんどなくすことができる。よって、投射光のコントラストを良好に保つことが可能となる。
【0032】
NDフィルター214Bと215B、214Gと215G、及び214Rと215Rにはそれぞれの入射光がライトバルブ209B、209G、及び209Rでそれぞれ反射されて逆行してそれぞれ入射されるので、NDフィルター214Bと215B、214Gと215G、及び214Rと215Rの熱対策は、色分解して入射するそれぞれの色光のみでは不足であり、ライトバルブ209B、209G、及び209Rからのそれぞれの戻り光も考慮に入れて行う必要がある。本第3実施形態では、吸収NDフィルターを複数枚用いた構成としている。
【0033】
本第3実施形態では、少なくとも1つの色光において、偏光ビームスプリッタの色分解光学系側入射面の近傍の光路中に複数枚の吸収型NDフィルターを配置することにより、第1実施形態に比べ高輝度で、ホワイトバランスが良好で、コントラストの良好な投射像を投射することが可能となる。
【0034】
なお、本第3実施形態では、各色光にそれぞれ2枚の吸収型NDフィルターを配置したが、枚数はそれ以上であってもよいことはいうまでもない。
【0035】
さらに、本第3実施形態では、各色光にそれぞれ複数の吸収型NDフィルターを配置したが、色分解光学系の設計及び製造によってはその配置は1つの色光のみの配置又は2つの色光に配置する構成としてもよい。
【0036】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ホワイトバランス及びコントラストの良好な投射像を得ることのできる反射型ライトバルブを用いた投射型表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【図3】第2実施形態における光量調節部材である1/2波長位相板と偏光板の配置を説明する斜視図である。
【図4】本発明の第3実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
104R、104G、104B 偏光ビームスプリッタ
105R、105G、105B 反射型ライトバルブ
109R、109G、109B NDフィルター
101、201 光源
101c、202 偏光変換装置
203 クロスダイクロイックミラー
204、205 光路折り曲げミラー
102、103、106、107、206 ダイクロイックミラー
207R、207G、207B NDフィルター
208R、208G、208B 偏光ビームスプリッタ
209R、209G、209B 反射型ライトバルブ
210 クロスダイクロイックプリズム
108、211 投射レンズ
212R、212G、212B 1/2波長位相板
213R、213G、213B 偏光板
214R、214G、214B、215R、215G、215B 吸収型NDフィルター
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device using a plurality of reflective light valves.
[0002]
[Prior art]
Light valves are respectively arranged for red light, green light, and blue light (hereinafter, referred to as R light, G light, and B light, respectively) to adjust the white balance of each color light as a whole. In order to be able to secure the light, the light enters the light valve for each color light via the ND filter for adjusting the light amount, modulates based on each color signal, and modulates the light emitted from the light valve into a color and projects it with the projection lens. There is known a transmissive projection display device having such a configuration (see Patent Document 1).
[0003]
In the projection display device disclosed in Patent Document 1, R light, G light, and B light emitted from each light source adjust the amount of transmitted light as light amount adjusting means arranged perpendicular to the optical axis of each color light. The ND filter for each color light is made, the white balance is adjusted, the light is transmitted to the transmission type liquid crystal light valves arranged for each color light, and the modulated light is emitted based on the color signal of each color light. It has a configuration in which light having good white balance is made to emit light after being incident on a cross dichroic prism constituting a color synthesizing optical system, and projected from a projection lens.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-313114 (see FIG. 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a projection type display device using a reflection type light valve, by arranging a light amount adjustment member such as an ND filter in an optical path, a white balance can be adjusted well and a projection that improves the contrast of a projected image can be achieved. Type display devices have not been proposed.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a projection display apparatus using a reflective light valve capable of obtaining a projection image with good white balance and contrast.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source, a color separation optical system that separates light from the light source into light of three colors of a first color light, a second color light, and a third color light; First, second, and third reflective light valves arranged corresponding to the light beams of the colors, respectively, and the light beams of the three colors from the color separation optical system are polarized and separated, respectively. A polarization separation unit for guiding the light of the three colors guided to the second and third reflective light valves and detecting the light of the three colors modulated by the first, second, and third reflective light valves, respectively. A first, a second, and a third polarizing beam splitter; a color combining optical system for combining colors of the three colors of light detected by the first, second, and third polarizing beam splitters; A projection lens for projecting the combined light from the combining optical system, and reducing the amount of the three color lights. Also to provide a projection type display apparatus characterized by disposing the light amount adjustment member in the optical path of one color beam.
[0008]
In the projection display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the light amount adjusting member is disposed in an optical path between the polarization beam splitter disposed corresponding to the color light and the color separation optical system. .
[0009]
In the projection display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the light amount adjusting member includes a wavelength phase plate that changes a state of incident polarized light and a polarizing plate.
[0010]
Further, in the projection display device of the present invention, it is preferable that the polarizing plate is a wire grid metal polarizing plate or a polarizing plate attached to a sapphire substrate. Preferably, the adjustment member is composed of a plurality of absorption ND filters.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates the arrangement of a half-wave phase plate and a polarizing plate that are light amount adjusting members in the second embodiment. It is a perspective view. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment of the present invention.
[0013]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a projection display device of the present invention. In FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. Note that the Y axis is a direction perpendicular to the paper surface.
[0014]
In FIG. 1, a randomly polarized light source light emitted from a light source 101 composed of a lamp 101a and a concave mirror 101b such as a parabolic mirror changes its vibration direction parallel to the Y-axis direction perpendicular to the paper by a polarization conversion device 101c. Is converted to linearly polarized light. The polarized light is incident on a dichroic mirror 102 having transmission characteristics for B light (blue light) and reflection characteristics for R light (red light) and G light (green light). The light is color-separated into light and mixed light of G light and R light. Among the color lights separated by the dichroic mirror 102, the B light is incident on an ND filter 109B, which is a light amount adjustment member disposed orthogonal to the optical axis of the B light, and is emitted after adjusting the amount of transmitted light. The light enters the polarization beam splitter 104B.
[0015]
On the other hand, the mixed light of the R light and the G light separated by the dichroic mirror 102 is incident on the dichroic mirror 103 having a characteristic of reflecting the G light and transmitting the R light, and is transmitted through the reflected G light and proceeds. Is separated into R light. The color-separated G light is incident on an ND filter 109G, which is a light amount adjusting member disposed perpendicular to the XZ plane and orthogonal to the optical axis of the G light. It is incident on 104G. The color-separated R light is incident on an ND filter 109R, which is a light amount adjustment member disposed perpendicular to the XZ plane and perpendicular to the optical axis of the R light, and is transmitted with its transmitted light amount adjusted and emitted. The light enters the beam splitter 104R. Note that the dichroic mirror 102 and the dichroic mirror 103 constitute a color separation optical system. The white balance can be improved by adjusting the light amount of each color light by the ND filter.
[0016]
The white-balanced incident lights respectively incident on the polarization beam splitters 104B, 104G, and 104R are reflected by the respective polarization splitters 104BP, 104GP, and 104RP, and travel to the respective polarization beams. The light is emitted from the splitters 104B, 104G, and 104R, respectively, and is incident on the light valves 105B, 105G, and 105R arranged for the respective color lights. The incident light is modulated and reflected by the light valves 105B, 105G, and 105R for the respective color lights. The light whose polarization direction is rotated by 90 degrees (parallel to the X-axis or the Z-axis with respect to the paper surface) by the modulation is emitted from the light valve, and is again transmitted to the polarization beam splitters 104B, 104G, and 104R for each color light. Each is incident. The incident modulated light is detected by the polarization splitters 104B-P, 104GP, and 104R-P, respectively, and taken out as the detected light, and the R light and the G light are incident on the dichroic mirror 106 that performs color synthesis. Then, the R light is transmitted and the G light is reflected to be a mixed light of the R light and the G light and emitted. The emitted mixed light is combined with the B light by the dichroic mirror 107 to achieve color synthesis and is emitted. The combined light enters the projection lens 108, and projects a full-color projection image on a screen (not shown). Thus, a reflective display device is configured.
[0017]
By employing such an arrangement, it is possible to project a projection image with good white balance and good contrast. In the present embodiment, the R light, the G light, and the Although the ND filters, which are the light amount adjusting members, are arranged in the optical paths of the B light components, it is not necessary to dispose these ND filters in all the color light components due to the design of the color separation optical system. An ND filter may be arranged for two colors of light of the three colors of R light, G light and B light, or may be arranged for only one color light. Which color light should be provided with these members may be appropriately determined depending on the design and manufacture of the color separation optical system.
[0018]
(2nd Embodiment)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the projection display device of the present invention. In FIG. 2, an X axis, a Y axis, and a Z axis orthogonal to each other are defined. Note that the Y axis is a direction perpendicular to the paper surface.
[0019]
In FIG. 2, a randomly polarized light source light emitted from a light source 201 composed of a lamp 201 a and a concave mirror 201 b such as a parabolic mirror changes a vibration direction parallel to a Y-axis direction perpendicular to the paper surface by a polarization conversion device 202. Is converted to linearly polarized light. A dichroic mirror 203B having reflection characteristics for the B light (blue light) and a dichroic mirror 203RG having reflection characteristics for R light (red light) and G light (green light) are orthogonal to each other. B light, which is parallel to the Z axis and travels in opposite directions with respect to the center of the cross dichroic mirror 203, and a mixed light of G light and R light. Color separation. Among the color lights separated by the dichroic mirror 203, the B light is incident on the bending mirror 204 and travels in a different traveling direction, and is predetermined with respect to a direction perpendicular to the XZ plane and having an optical axis parallel to the Y axis. The amount of transmitted light is adjusted by a light amount adjusting member composed of a 波長 wavelength phase plate 212B arranged at an angle of and a polarizing plate 213B having an optical axis parallel to the Y-axis direction. 208B.
[0020]
On the other hand, the mixed light of the R light and the G light color-separated by the cross dichroic mirror 203 is incident on the bending mirror 205, changes its traveling direction, travels, and reflects the G light and transmits the R light. The light is incident on the light 206, and is color-separated into the reflected G light and the R light that transmits and travels. The color-separated G light is a half-wave phase plate 212G arranged perpendicularly to the XZ plane and at a predetermined angle with respect to the direction parallel to the Y axis, and an optical axis parallel to the Y axis. The transmitted light amount is adjusted by a light amount adjusting member composed of a polarizing plate 213G having an axis, and the light is emitted and enters the polarization beam splitter 208G. The color-separated R light is parallel to the Y-axis direction with a half-wave phase plate 212R arranged perpendicular to the XZ plane and at a predetermined angle with respect to the direction parallel to the Y-axis. The amount of transmitted light is adjusted by a light amount adjusting member composed of a polarizing plate 213R having an appropriate optical axis, and the light is emitted and enters the polarization beam splitter 208R. The cross dichroic mirror 203, the bending mirrors 204 and 205 and the dichroic mirror 206 constitute a color separation optical system.
[0021]
The white-balanced incident light incident on each of the polarization beam splitters 208B, 208G, and 208R is reflected by each of the polarization splitters 208B-P, 208G-P, and 208R-P, and travels. The light is emitted from the splitters 208B, 208G, and 208R, respectively, and enters the light valves 209B, 209G, and 209R arranged for the respective color lights. The incident light is modulated by the light valves 209B, 209G, and 209R for the respective color lights, reflected and emitted, and re-enters the polarization beam splitters 208B, 208G, and 208R for the respective color lights again. The incident modulated light is detected by the polarization splitters 208B-P, 208GP, and 208R-P, respectively, taken out as the analyzed light, and is incident on the cross dichroic prism 210 that performs color synthesis from different incident surfaces. I do. The Croiss dichroic prism 210 is a composite prism in which an R light reflecting dichroic film 210R and a B light reflecting dichroic film 210B are arranged orthogonally (X type), and the incident B light reflects the B light reflecting dichroic film 210B. Then, the incident R light is reflected by the R light reflecting dichroic film 210R, and the incident G light is transmitted through both dichroic films 210B and 210R to achieve color synthesis. The combined light exits the cross dichroic prism 210, enters the projection lens 211, and projects a full-color projection image on a screen (not shown). Thus, a reflective display device is configured.
[0022]
FIG. 3 is an exploded perspective view of a light amount adjusting member including a half-wave phase plate 212G and a polarizing plate 213G inserted in the optical axis of the G light. Since the light amount adjusting members for the R light and the B light have the same structure, only the G light is described here, and the description of the R light and the B light is omitted.
[0023]
In FIG. 3, the direction of polarization of the G light incident on the half-wave phase plate 212G is linearly polarized light having a vibration direction parallel to the Y axis at the position shown in FIG. The direction 光学 of the optical axis D1 of the half-wave phase plate 212G has a predetermined angle of, for example, about 20 to 30 degrees with respect to this vibration direction. The light at the position (B) incident on and emitted from the half-wavelength phase plate 212G is linearly polarized light having a vibration direction in a direction at an angle of 2 ° with respect to the Y-axis direction. This linearly polarized light is emitted by the polarizing plate 213G as a predetermined amount of light as linearly polarized light having a vibration direction in the Y-axis direction, and a part thereof is absorbed by the polarizing plate 213G. By the combination of the half-wave phase plate 212G and the polarizing plate 213G, the light amount of the G light is adjusted, and the light amount with white balance is transmitted and emitted. At the position (C), the vibration direction in which the light amount is adjusted is on the Y axis. It is parallel linearly polarized light. This linearly polarized light enters the polarization beam splitter 208G and is polarized in a direction substantially reflected by the polarization separation unit 208G-P. Therefore, the linearly polarized light is reflected by the polarization separation unit 208G-P, exits the polarization beam splitter 208G, and emits light. 209G. The light that has entered the light valve 209G is modulated and reflected and emitted, and then enters the polarization beam splitter 208G again. The modulated light is extracted as transmitted light that has passed through the polarization splitter 208GP. The unmodulated light that has not been modulated by the light valve 209G is separated as reflected light from the polarization separation unit 208GP.
[0024]
In the second embodiment, as described above, the amount of polarized light passing through the polarizing beam splitter 208G and entering the light valve 209G is adjusted by absorbing unnecessary light with the polarizing plate 213G. . In order to obtain a high-brightness projected image, the amount of G light incident on the half-wave phase plate 212G and the polarizing plate 213G must be increased, and the performance of the polarizing plate 213G deteriorates due to heat generation due to light absorption. There is a possibility that it will end up. When the polarizing plate 213G may absorb light to such an extent that the performance may be deteriorated, the polarizing plate 213G is not a polarizing plate made of a normal organic material, but a metal polarizing plate having a wire grid structure with a large heat resistance effect. It is preferable to use a polarizing plate having a structure in which a polarizing plate is attached to a sapphire substrate having a large heat dissipation effect.
[0025]
Further, the half-wave phase plate 212R and the polarizing plate 213R for R light, and the half-wave phase plate 212G and the polarizing plate 213G for G light have the same arrangement. However, since the light amount of each color light is adjusted to secure white balance, the inclination of the optical axes of the half-wavelength phase plates 212R, 212G, and 212B with respect to the direction parallel to the Y axis is determined according to each color light. Need to be done.
[0026]
In the second embodiment, when the light valve is in the black state, the half-wavelength phase plate and the polarizing plate are reflected and emitted from the light valve, and are reflected and returned from the polarization splitter of the polarization beam splitter. Although the light reflected by the polarizing plate and the half-wavelength phase plate cannot be said to be zero, the amount of reflected light is very small compared to the amount of light transmitted through the half-wavelength phase plate and the polarizing plate. The amount of light that returns to the polarizing beam splitter again and enters the light valve is a light amount that can be almost ignored. For this reason, the half-wave phase plate and the polarizing plate can be arranged to be perpendicular to the optical axis of each color light, and the projection is performed with better white balance and better contrast than the first embodiment. A projection display device for projecting an image can be provided.
[0027]
In the second embodiment, the wavelength phase plates arranged for the respective color lights are 波長 wavelength phase plates, but the wavelength phase plate to be used is not limited to the 波長 wavelength phase plate. For example, it is also possible to arrange another wavelength phase plate, convert the light into, for example, elliptically polarized light, enter the polarizing plate, and adjust the amount of light. As another wavelength phase plate, for example, a quarter wavelength phase plate can be used.
(Third embodiment)
Next, a projection type display device according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0028]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of absorption ND filters, which are light amount adjusting members, are disposed in the optical paths of the respective color lights. The basic configuration has the same configuration as that of the second embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0029]
In FIG. 4, the absorption ND filters 214R and 215R for R light, the absorption ND filters 214G and 215G for G light, and the absorption ND filters 214B and 215B for B light are polarization beam splitters 208R for each color light, A projection type display device is arranged close to the color separation optical system side entrance surfaces of 208G and 208B and arranged perpendicularly to the XZ plane and the optical axis of each color light.
[0030]
In the third embodiment, a plurality of absorption-type ND filters, which are light amount adjustment members, are arranged in the optical path of each color light. As a result, the amount of light absorbed as a whole can be distributed to each ND filter, and performance degradation due to heat generation of each ND filter can be prevented.
[0031]
When the light valves 209B, 209G, and 209R for the respective color lights are in the black state, the light reflected and emitted from the respective light valves 209B, 209G, and 209R almost enters the polarization beam splitters 208B, 208G, and 208R, respectively. , Respectively, and enter the absorption type ND filters 214B and 215B, 214G and 215G, and 214R and 215R for each color light. Since the ND filters 214B and 215B, 214G and 215G, and 214R and 215R are absorption types, most of the light is absorbed or transmitted, so that the ND filters 214B and 215B, 214G and 215G, and 214R and 215R reflect, respectively. There is almost no backward light. As a result, light incident on the light valves 209B, 209G, and 209R of the respective color lights via the polarization beam splitters 208B, 208G, and 208R can be substantially eliminated. Therefore, it is possible to maintain good contrast of the projection light.
[0032]
Since the respective incident lights are reflected by the light valves 209B, 209G, and 209R, respectively, are incident on the ND filters 214B and 215B, 214G and 215G, and 214R and 215R, respectively. And 215G, and 214R and 215R are not sufficient for only the respective color lights that are separated and incident, and it is necessary to take the respective return lights from the light valves 209B, 209G, and 209R into consideration. . In the third embodiment, a configuration is used in which a plurality of absorption ND filters are used.
[0033]
In the third embodiment, for at least one color light, a plurality of absorption ND filters are arranged in the optical path near the color-separation optical system-side incident surface of the polarizing beam splitter, so that the height is higher than that of the first embodiment. It is possible to project a projection image with good luminance, good white balance, and good contrast.
[0034]
In the third embodiment, two absorption-type ND filters are arranged for each color light, however, it is needless to say that the number of absorption-type ND filters may be more.
[0035]
Further, in the third embodiment, a plurality of absorption ND filters are arranged for each color light, however, depending on the design and manufacture of the color separation optical system, the arrangement may be an arrangement of only one color light or an arrangement of two color lights. It may be configured.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a projection type display device using a reflection type light valve capable of obtaining a projection image with good white balance and contrast.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view illustrating an arrangement of a half-wave phase plate and a polarizing plate, which are light amount adjusting members according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
104R, 104G, 104B Polarization beam splitters 105R, 105G, 105B Reflection type light valves 109R, 109G, 109B ND filters 101, 201 Light sources 101c, 202 Polarization conversion devices 203 Cross dichroic mirrors 204, 205 Optical path bending mirrors 102, 103, 106, 107, 206 Dichroic mirrors 207R, 207G, 207B ND filters 208R, 208G, 208B Polarizing beam splitters 209R, 209G, 209B Reflective light valve 210 Cross dichroic prism 108, 211 Projection lenses 212R, 212G, 212B 1/2 wavelength phase plate 213R , 213G, 213B Polarizing plate 214R, 214G, 214B, 215R, 215G, 215B Absorption ND filter

Claims (5)

光源と、
前記光源からの光を第1色光、第2色光、及び第3色光の3色の光に色分解する色分解光学系と、
前記3色の光にそれぞれ対応して配置された第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブと、
前記色分解光学系からの前記3色の光をそれぞれ偏光分離して前記第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブに導き、前記第1、第2、及び第3の反射型ライトバルブで変調された前記3色の光をそれぞれ検光するための偏光分離部を有する第1、第2、及び第3の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2、及び第3の偏光ビームスプリッタによって検光された前記3色の光を色合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系からの合成光を投射する投射レンズとを有し、
前記3色の色光の少なくとも1つの色光の光路中に光量調節部材を配置したことを特徴とする投射型表示装置。
A light source,
A color separation optical system that separates light from the light source into light of three colors of first color light, second color light, and third color light;
First, second, and third reflective light valves arranged corresponding to the three colors of light, respectively;
The three color lights from the color separation optical system are polarized and separated, respectively, and guided to the first, second, and third reflective light valves, and the first, second, and third reflective lights are provided. First, second, and third polarization beam splitters each having a polarization separation unit for detecting each of the three colors of light modulated by the valve;
A color combining optical system that combines the three colors of light detected by the first, second, and third polarizing beam splitters;
A projection lens for projecting synthesized light from the color synthesis optical system,
A projection display device, wherein a light amount adjusting member is disposed in an optical path of at least one of the three color lights.
前記光量調節部材は、前記色光に対応して配置された偏光ビームスプリッタと前記色分解光学系の間の光路中に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。2. The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjusting member is arranged in an optical path between the polarization beam splitter arranged corresponding to the color light and the color separation optical system. 3. 前記光量調節部材は、入射偏光の状態を変化させる波長位相板と、偏光板とからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の投射型表示装置。3. The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjustment member includes a wavelength phase plate that changes a state of incident polarized light, and a polarizing plate. 4. 前記前記偏光板は、ワイヤグリッド金属偏光板又はサファイア基板に貼り付けられた偏光板であることを特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。4. The projection display according to claim 3, wherein the polarizing plate is a wire grid metal polarizing plate or a polarizing plate attached to a sapphire substrate. 前記光量調節部材は、複数の吸収型NDフィルターからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の投射型表示装置。The projection display device according to claim 1, wherein the light amount adjustment member includes a plurality of absorption ND filters.
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