JP2005099337A - 画像投射装置及び画像投射システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 高コントラストを実現可能な画像投射装置を提供する。
【解決手段】 第1、2、3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を第1、2、3色光に色分解し、それぞれの色光で前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成し、その合成された色光を被投影面に投影する投影光学系とを有しており、光源と3つの反射型液晶表示素子との間に配置された入射側偏光板の、遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下である。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1、2、3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を第1、2、3色光に色分解し、それぞれの色光で前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成し、その合成された色光を被投影面に投影する投影光学系とを有しており、光源と3つの反射型液晶表示素子との間に配置された入射側偏光板の、遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下である。
【選択図】 図1
Description
液晶パネル等を用いて形成した原画をスクリーン等の被投影面に対して拡大投射するプロジェクター、特に複数の反射型液晶パネルにより原画を形成するプロジェクターに関する。
反射型液晶表示素子と偏光ビームスプリッターを組み合わせた画像投影装置は特開2001−154268に開示されている。特開2001−154268では、図12に示すように白色光源1001と、赤色R、緑色G、青色Bの原画を形成する反射型液晶表示素子1002R(赤色の原画を形成する反射型液晶表示素子)、1002G(緑色の原画を形成する反射型液晶表示素子)、1002B(青色の原画を形成する反射型液晶表示素子)と投射光学系1003からなる画像投射装置において、白色光源1001と反射型液晶表示素子1002R、1002G、1002Bの間にダイクロイックミラー1004と、さらにダイクロイックミラー1004と反射型液晶表示素子1002R、1002G、1002Bの間に偏光ビームスプリッター1005、1006を設けた色分解系と、反射型液晶表示素子と投射光学系の間に第1、第2、第3偏光ビームスプリッター1005、1006、1007を設けた色合成系を有している。
ここで偏光ビームスプリッターにおける色分解は、前記ダイクロイックミラー1004と第2の偏光ビームスプリッター1006の間には所定の波長領域の光(ここでは青色の波長領域の光)の偏光方向を90度回転させることができる第1の色選択性位相差板1008を設け、第2の偏光ビームスプリッター1006と第3の偏光ビームスプリッター1007の間に第2の色選択性位相差板1009(ここでは、青色の波長領域の光の偏光方向を90度回転させる)を設けることにより、色成分(R、B)と偏光方向(P、S)を関連付けることにより、第1の色選択性位相差板1008によりBの色光の偏光方向が90度回転し、Bの色光がP偏光光、Rの色光がS偏光光として、第2の偏光ビームスプリッター1006に入射し、それぞれ第2の色光の光路(R)と第3の色光の光路に分割する構成となっている。
また、第1の光路において第1の偏光ビームスプリッター1005を反射した光は第1の反射型液晶表示素子1002Gで偏光方向を90度回転して反射し、第1の偏光ビームスプリッター1005を透過し、1/2位相板1012で偏光方向を90度回転し、第3の偏光ビームスプリッター1007を反射して投射光学系1003へ至り、第2の光路の光は第2の反射型液晶表示素子1002Rで偏光方向を90度回転して反射し、第2の偏光ビームスプリッター1006を透過し、第3の光路の光は第3の反射型液晶表示装置1002Bで偏光方向を90度回転して反射し、第2の偏光ビームスプリッター1006を反射し、2つの色光(R、B)は一つの光路に合成され、さらに第2の色選択性位相差板1009によりBの色光の偏光方向が90度回転し、R、Bの色光ともにP偏光光になり、第3の偏光ビームスプリッター1007を透過して投射光学系1003に至ることで3つの色光が合成されている。
従来例においては第1の偏光ビームスプリッター1005の入射側と第1の色選択性位相差板1008の入射側にそれぞれ偏光板1010、1011を設け、光源1000からの照明光に含まれる不要な偏光成分をカットしコントラストを向上させる構成となっている。
ここで、偏光板の性能として不要な偏光方向の透過率は1%以下にする必要がある記載されている。このように高い特性を得るために液晶を用いた画像投射装置に用いられる偏光板は耐熱性の高い染料系偏光板を用いる必要がある。しかし、白色の波長範囲で染料系偏光板は不要な偏光成分を吸収する偏光作用は十分であるが、透過する偏光成分の透過率が低く、コントラストを向上させると明るさが大幅に減少してしまう問題があった。この対策として従来例では、不要な偏光成分を吸収する偏光作用を有する波長範囲を所定の範囲に限定し、透過率の低下を防ぐようにしている。
特開2001−154268号公報
しかしながら、従来例に示したような画像投射装置の色分解合成系においてコントラストを低下させる要因として、従来例で述べられている光源からの光の偏光度のほかに、偏光ビームスプリッターにおける偏光分離膜の角度特性がある。これは所定(45度)の入射角に対してはほぼ100%の偏光分離性能になるように設計された偏光分離膜でも入射角度が所定の角度からずれた角度では偏光分離性能が低下することによるものである。特に明るい画像を得るときには照明光束の偏光分離膜への入射角度範囲を大きくしなければならないので、角度特性の影響が顕著になる。
よって反射型液晶表示素子を用いた画像投射装置において高コントラストを実現するためには、すべての波長領域において不要な偏光成分を取り除く必要があり、従来例のような赤(R)と青(B)の光路に用いる偏光板の特性をBの波長領域に限定し、Rの領域ではどの偏光方向も透過する偏光板を用いると高コントラストを実現できないという問題があった。
本発明の画像投射装置は、上記課題を解決するために、第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解する色分解光学系を有し、前記3つの色光それぞれで前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記光源から前記3つの反射型液晶表示素子に至る光路上に入射側偏光板が配置されており、該入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることを特徴としている。
たとえば、S偏光の光を透過するように設計された偏光板の場合、P偏光の光は理想的にはすべて遮光されるはずである。ここで遮光すべき偏光方向の光とはP偏光のことであり、このP偏光が偏光板を透過する透過率が、450nmから630nmの波長領域において、平均して5%以下であることを意味している。勿論P偏光とS偏光とが逆であっても構わないし、ここでのP偏光とS偏光は、後段或いは前段の光学素子(たとえば偏光ビームスプリッターやダイクロイックミラー等)に対して理想的なP偏光や理想的なS偏光でなくても良く、理想的なP偏光や理想的なS偏光に対して偏光方向が約3度(理想的には1度)ずれていても構わない。
ここで、前記入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることが好ましい。
また、前記入射側偏光板は、前記第1色光の光路上に配置された第1入射側偏光板と、前記第2色光と前記第3色光との共通の光路上に配置された第2入射側偏光板とを有していることが好ましい。
また、前記第1入射側偏光板には実質的に前記第1色光のみが入射し、前記第2入射側偏光板には実質的に前記第2色光と前記第3色光のみが入射することが好ましい。ここで実質的と言っているのは、前記第1入射側偏光板に入射する光の9割以上が前記第1色光の波長領域の光であり、前期第2入射側偏光板に入射する光の9割以上が前記第2色光と前記第3色光の光であることを意味している。
また、前記第1色光が緑色領域の光で、前記第2色光が赤色領域の光で、前記第3色光が青色領域の光であることが好ましい。また、前記色分解光学系は、偏光分離面を有していることが好ましい。
ここで、前記色分解光学系は、前記光源から発した白色光から前記第1色光を分離する第1色分解素子と、前記第1色分解素子から出射した前記第1色光を前記第1の反射型液晶表示素子に導く第2色分解素子と、前記第1色分解素子から出射した前記第2色光と前記第3色光とを分離して前記第2反射型液晶表示素子と前記第3反射型液晶表示素子に導く第3色分解素子と、を有することが好ましい。
前記第1色分解素子がダイクロイックミラー或いはダイクロイックプリズムであり、前記第2色分解素子と前記第3色分解素子が偏光分離素子であることが好ましい。
前記第1色分解素子と前記第2色分解素子と前記第3色分解素子がすべて偏光分離素子であることが好ましい。
前記第1色分解素子と前記第2色分解素子との間に第1入射側偏光板が配置され、前記第1色分解素子と前記第3色分解素子との間に第2入射側偏光板が配置されていることが好ましい。
前記第2入射側偏光板と前記第3色分解素子との間に、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板を配置することが好ましい。
前記3つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることが好ましい。
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする請求項12記載の画像投射装置。
前記色合成光学系が、前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を後段の光学系に導く第1色合成素子と、前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成する第2色合成素子と、前記第1色合成素子から出射する光と前記第2色合成素子から出射する光とを色合成する第3色合成素子とを有することが好ましい。
前記第1色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板とを有することが好ましい。
前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板を配置することが好ましい。
前記色分解光学系と前記色合成光学系とは、2つの偏光分離素子を共有していることが好ましい。
また、本発明の画像投射装置は、第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する3つの色光に色分解する色分解光学系を有し、前記3つの色光それぞれで前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記3つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることを特徴としている。
該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることが好ましい。
前記第1色光は、前記第1反射型液晶表示素子から出射し、第1色合成素子、第1出射側偏光板を経て第3色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することが好ましい。前記第1色合成素子、前記第3色合成素子は共に偏光分離素子であることが好ましい。
前記第2,3色光は、前記第2,3反射型液晶表示素子から出射し、第2色合成光学素子、前記第2,3色光のうちいずれか一方の色光の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板、第2出射側偏光板、第3色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することが好ましい。
前記第2色合成素子、前記第3色合成素子は共に偏光分離素子であることが好ましい。
前記第3色合成素子は、前記第1色光と、前記第2,3色光とを色合成することが好ましい。
前記色合成光学系が、前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を後段の光学系に導く第1色合成素子と、前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成する第2色合成素子と、前記第1色合成素子から出射する光と前記第2色合成素子から出射する光とを色合成する第3色合成素子とを有しており、
前記第1色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板と、前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に配置され、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板とを備えることが好ましい。
前記第1色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板と、前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に配置され、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板とを備えることが好ましい。
また、本発明の画像投射装置は、第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解する色分解光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、該色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、前記色分解光学系が、前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2、3色光とに分離する第1色分解素子と、前記第1色光を前記第1反射型液晶表示素子に導く第2色分解素子と、前記第2色光と前記第3色光とに分解する第3色分解素子とに色分解し、それぞれを前記第2反射型液晶表示素子、前記第3液晶表示素子に導く第3色分解素子と、前記第1色分解素子と前記第2色分解素子との間に配置された第1入射側偏光板と、前記第1色分解素子と前記第3色分解素子との間に配置された第2入射側偏光板と、前記第2入射側偏光板と前記第3色分解素子との間に配置され、前記第2色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第1色選択性位相板とを有しており、前記色合成光学系が、第1色合成素子と第2色合成素子と第3色合成素子と、前記第1色合成素子と前記第2色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板と、前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に配置され、前記第3色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第2色選択性位相板とを有しており、前記第1色合成素子が前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を前記第3色合成素子に導いており、前記第2色合成素子が前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成し、前記第2色光と前記第3色光とを前記第3色合成素子に導いており、前記第3色合成素子が、前記第1色光、前記第2色光、前記第3色光とを色合成し、該色合成された3つの色光を前記投影光学系に導いており、
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴としている。
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴としている。
また、本発明の画像投射装置は、第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と有しており、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解して照明し、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成して、被投影面に投影する画像投射装置であって、前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2、3色光とに色分解する色分解素子と、前記第1色分解素子から出射した前記第1色光を検光する第1入射側偏光板と、前記第1入射側偏光板から出射した光を反射又は透過して前記第1反射型液晶表示素子に導き、前記第1反射型液晶表示素子から出射した第1画像光を透過又は反射して出射する第1偏光分離素子と、前記第1偏光分離素子から出射した光を検光する第1出射側偏光板と、前記色分解素子から出射した前記第2、3色光を検光する第2入射側偏光板と、前記第2入射側偏光板から出射した光のうち前記第2色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第1色選択性位相板と、前記第1色選択性位相板から出射した光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解して前記第2反射型液晶表示素子と前記第3反射型液晶表示素子に導き、前記第2反射型液晶表示素子から出射した第2画像光と前記第3反射型液晶表示素子から出射した第3画像光とを色合成する第2偏光分離素子と、前記第2偏光分離素子から出射した光のうち前記第3色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第2色選択性位相板と、前記第2色選択性位相板から出射した光を検光する第2出射側偏光板と、前記第1出射側偏光板から出射した前記第1画像光と前記第2出射側偏光板から出射した前記第2、3画像光とを色合成する第3偏光分離素子とを有しており、
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする画像投射装置。
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする画像投射装置。
ここで、上述のような画像投射装置において、光源からの光を前記第1色光と前記第2,3色光とに分離する第1色分解素子と光源との間に、光源からの光を所定の偏光方向の光に変換する偏光変換素子を有するように構成すると尚好ましい。また、この第1色分解素子はダイクロイックミラーであることが好ましいが、第1色分解素子の代わりに、第1色光の偏光方向と第2、3色光の偏光方向のいずれかを実質的に90度回転させる色選択性位相板と、偏光分離素子(偏光ビームスプリッター)を配置し、その色選択性位相板から出射する光を偏光分離素子により第1色光と第2、3色光とに分離するように構成しても構わない。
ここで前記第2、第3の偏光ビームスプリッターを同一の偏光ビームスプリッターとすることにより色分解合成系を構成する光学系を小型化することができる。
またさらにそれぞれの色光に設けられた投射系側偏光板、照明系側偏光板をそれぞれ同一の偏光板を用いることにより部品コストを下げ安価な光学系を実現できる。また、本発明の画像投射システムは、上述の画像投射装置と、前記画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴としている。
以下に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施例を表す図である。図中、1は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、2は光を所定の方向に集光するリフレクターで、3aは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第1のフライアイレンズで、3bは第1のフライアイレンズにおける個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第2のフライアイレンズで、4は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子で、5a、5bはコンデンサーレンズで、5cは反射ミラーで、6aはBの光の偏光方向を90度変換し、Rの光の偏光方向は変換しない第1の色選択性位相差板、6bはRの光の偏光方向を90度変換し、Bの光の偏光方向は変換しない第2の色選択性位相差板で、7は青(B)と赤(R)の波長領域の光を反射し、緑(G)の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーで、8a、8b、8cはP偏光を透過し、S偏光を反射する第1の偏光ビームスプリッター、第2の偏光ビームスプリッター、第3の偏光ビームスプリッターで、9r、9g、9bは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、10r、10g、10bは赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板で、11は投射レンズで、12a、12b、12c、12dはそれぞれ偏光板である。ここで、投射レンズ(投射光学系)11は、勿論レンズに限らずミラーのみで構成しても構わないし、ミラーとレンズが混在するように構成しても構わない。
次に光学的な作用を説明する。光源1から発した光はリフレクター2により所定の方向に向けられる。ここでリフレクター2は放物面形状をなしており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる(必ずしも放物面形状には限らず、楕円面形状をしていても構わない。その場合は、楕円面形状のリフレクターと凸レンズ或いは凹レンズとを組合わせて平行な光束を形成する。)。ただし、光源1は理想的な点光源ではなく発光点が有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。このリフレクターから出射した略平行光束は第1のフライアイレンズ3aに入射する。第1のフライアイレンズ3aは外形が矩形の正の屈折力を有するレンズをマトリックス状に組み合わせて構成されており、入射した光束はそれぞれのレンズに応じた複数の光束に分割され、かつ集光され、第2のフライアイレンズ3bを経て、マトリックス状に複数の光源像を偏光変換素子の近傍に形成する。
偏光変換素子4は図11に示すように、偏光分離面と反射面と1/2波長板を備えている。マトリックス状に集光する複数の光束はそれぞれ対応する偏光分離面に入射し、透過するP偏光成分の光と反射するS偏光成分の光に分割される。反射されたS偏光成分の光は反射面で反射し、P偏光成分と同じ方向に出射し、P偏光成分は1/2波長板を透過しS偏光成分と同じ偏光成分に変換される。従って、偏光分離面において反射されたS偏光も透過されたP偏光も共に偏光方向が揃った光(S偏光)として射出される。
偏光変換された複数の光束は偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系に至る。集光光学系は、コンデンサーレンズ5a、5bを有している。複数の光束は集光光学系により第1のフライアイレンズの矩形形状の像ができる位置でそれぞれ重なり、矩形の均一な照明エリアを形成する。この照明エリアに反射型液晶表示素子8r、8g、8bを配置する。
照明光路中に設けられたダイクロミラー7は図2の実線で示すような特性を有している。
ダイクロミラー7において色分離された(ここでは透過された)G(緑)の光は第1の偏光ビームスプリッター8aに対してS偏光として入射し、偏光分離面で反射され、G用の反射型液晶表示素子9gへと至る。G用の反射型液晶表示素子9gにおいて、Gの光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のS偏光成分は再び偏光分離面で反射され、光源側に戻され投射光から除去される。画像変調されたGの反射光のP偏光成分は偏光分離面を透過する。
この第1の偏光ビームスプリッター8aを透過した光は、第3の偏光ビームスプリッター8cに対してP偏光として入射し、偏光分離面を透過し、投射レンズ11へと至り、スクリーン等の被投影面に導かれる。
一方、ダイクロミラー7で反射されたRとBの光は、第1の色選択性位相差板6aに入射する。この第1の色選択性位相差板6aの特性を図3に示す。図3は入射する光の偏光方向に対して90度(直交する)方向に偏光方向が変換される変換率を表わしている。この図3から、約540nmより波長が長い光は偏光方向が90度回されており、波長が約530nmよりも短い光は偏光方向に変化のないまま色選択性位相差板を透過することが分かる。すなわち、R(赤色波長領域)の光の偏光方向は変換されずS偏光のままで色選択性位相差板を透過し、B(青色波長領域)の光の偏光方向は90度変換されてP偏光となって色選択性位相差板を投下することが分かる。
これによりBの光はP偏光として、Rの光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター8bに入射する。よって第2の偏光ビームスプリッター8bにおいてBの光は偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子9bに至り、Rの光は偏光分離面を反射してR用の反射型液晶表示素子9rに至る。
B用の反射型液晶表示素子9bにおいてBの光が画像変調されて反射される。変調されたBの反射光のP偏光成分は再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたBの反射光のうちS偏光成分の光は偏光分離面で反射し後段の投射レンズ11に導かれて投射光となる。同様にR用の反射型液晶表示素子9rにおいてRの光が画像変調されて反射される。変調されたRの反射光のS偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたRの反射光のP偏光成分は偏光分離面を透過し後段の投射レンズ11に導かれ投射光となる。これによりBとRの投射光は一つの光束に合成される。
そして、色合成され、第2の偏光ビームスプリッターを出射したBの光とRの光は、第3の偏光ビームスプリッターに入射する前に、第2の色選択性位相差板6bに入射する。第2の色選択性位相差板は図4に示すような特性を有しており、Bの光はS偏光のまま第2の色選択性位相差板を透過し、Rの光はP偏光からS偏光に変換され(偏光方向を90度回転させられて第2の色選択性位相差板を透過し)、第3の偏光ビームスプリッター8cに入射する。
この第3の偏光ビームスプリッターにおいて、Bの光とRの光は反射されるのに対し、G(緑色波長領域)の光は透過されるので、この第3の偏光ビームスプリッターの偏光分離面において、R,G,Bの3色の光は色合成される。
この合成されたRGBの投射光は投射レンズ11によりスクリーンなどに投影される。
ここで、表1は本実施例に用いる偏光ビームスプリッター8a、8bにおける偏光分離膜の設計例で、図5a、5bはその特性図である。図5aには偏光分離膜に入射する角度が40、42.5、45、47.5、50度のときのP偏光の透過率、図5bには偏光分離膜に入射する角度が40、42.5、45、47.5、50度のときのS偏光の透過率を示している。
上記の入射角度の範囲におけるP偏光の平均透過率は、
波長範囲が450〜500nmで
Tpb=91%
波長範囲が500〜580nmで
Tpg=93%
波長範囲が580〜630nmで
Tpr=95%
となる。
波長範囲が450〜500nmで
Tpb=91%
波長範囲が500〜580nmで
Tpg=93%
波長範囲が580〜630nmで
Tpr=95%
となる。
同じ波長範囲においてS偏光の平均透過率は
Tsb=2%
Tsg=2%
Tsr=2%
である。
Tsb=2%
Tsg=2%
Tsr=2%
である。
P偏光で検光するときの漏れ光Mpは
Mpb=1−Tpb=9%
Mpg=1−Tpg=7%
Mpr=1−Tpr=5%
となり、S偏光で検光するときの漏れ光Msは
Msb=Tsb=2%
Msg=Tsg=2%
Msr=Tsr=2%
となる。検光作用の高いS偏光においても2%の漏れ光があるために偏光ビームスプリッターだけでは漏れ光が多すぎるために高いコントラストを得ることはできないという問題が生じる。
Mpb=1−Tpb=9%
Mpg=1−Tpg=7%
Mpr=1−Tpr=5%
となり、S偏光で検光するときの漏れ光Msは
Msb=Tsb=2%
Msg=Tsg=2%
Msr=Tsr=2%
となる。検光作用の高いS偏光においても2%の漏れ光があるために偏光ビームスプリッターだけでは漏れ光が多すぎるために高いコントラストを得ることはできないという問題が生じる。
図6は本実施例に用いる偏光板12a、12b、12c、12dの特性図を表している。
図6aは吸収されるべき偏光方向の光の透過率を表わし、図6bは透過されるべき偏光方向の光の透過率を表わしている。
波長範囲が450〜630nmにおける吸収される偏光方向の平均透過率は2%である。上記の各色光の波長領域に対応したときの吸収される偏光方向の平均透過率は、
波長範囲が450〜500nmで
Kb=2%
波長範囲が500〜580nmで
Kg=2%
波長範囲が580〜630nmで
Kr=2%
である。
波長範囲が450〜500nmで
Kb=2%
波長範囲が500〜580nmで
Kg=2%
波長範囲が580〜630nmで
Kr=2%
である。
Gの光路では偏光ビームスプリッターでS偏光で検光されたのち偏光板で検光されるので偏光板を漏れる光Mgは
Mg=Msg*Kg=0.04%
となる。同様に
Rの光路では
Mr=Msr*Kr=0.04%
となり、Bの光路では
Mb=Mpb*Kb=0.18%
となる。
Mg=Msg*Kg=0.04%
となる。同様に
Rの光路では
Mr=Msr*Kr=0.04%
となり、Bの光路では
Mb=Mpb*Kb=0.18%
となる。
このように偏光板を偏光ビームスプリッターの射出側に組み合わせることで、前述した偏光ビームスプリッターにおける漏れ光を大幅にカットすることができる。
さらに、本実施例で使用している偏光変換素子4による偏光変換する(光源からのランダムな偏光状態をS偏光にそろえる)変換効率は95%である。変換効率が100%とならないのは、第1に偏光変換素子に設けられた偏光分離膜の特性が入射する角度で変化するためであり、第2には図11に示すように偏光分離膜に入射しないで偏光変換素子を透過する光(図中bの光線)があるためである。このことから偏光ビームスプリッター8a、8bに入射する照明光には本来の偏光方向とは直交する偏光成分が5%含まれ、これがコントラストを低下する要因となる。これらの不要な偏光成分を除去するために偏光ビームスプリッターの入射側に図6に示す特性を有する偏光板を設けると、不要な偏光成分は5%*2%=0.1%となり、ほとんど無視することができるようになる。
また、この偏光板の波長範囲が450〜630nmにおける透過する偏光方向の透過率は平均透過率は94%であり、通常450〜630nmの波長範囲全体で高精度な偏光特性を有する偏光板の特性(約80%)に比べると大幅に透過光量をアップすることが可能となる。
図7は本発明の第2の実施例を表す図である。図中、21は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、22は光を所定の方向に集光するリフレクターで、23aは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第1のフライアイレンズで、23bは第1のフライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第2のフライアイレンズで、24は無偏光光を所定の偏光光(この実施例2においては、後段の偏光ビームスプリッターに対してP偏光となる偏光光)に揃える偏光変換素子で、25a、25bはコンデンサーレンズで、25cは反射ミラーで、26a、26bはRの光の偏光方向を90度変換し、Bの光の偏光方向は変換しない第1の色選択性位相差板、第2の色選択性位相差板で、27はGの光の偏光方向を90度変換し、B、Rの光の偏光方向は変換しない第3の色選択性位相差板で、28a、28bは第1の1/2波長板、第2の1/2波長板で、29a、29b、29c、29dはP偏光を透過し、S偏光を反射する第1の偏光ビームスプリッター、第2の偏光ビームスプリッター、第3の偏光ビームスプリッター、第4の偏光ビームスプリッターで、30r、30g、30bは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、31r、31g、31bは赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板で、32は投射レンズで、33a、33b、33c、33dはそれぞれ偏光板である。
ここで偏光変換素子24は偏光分離面と反射面と1/2波長板からなりP偏光成分に揃った偏光光として射出する構成としている。照明光路中に設けられた第3の色選択性位相差板27は図8の実線で示すような特性を有しており、BとRの光はP偏光のままで、Gの光はS偏光に変換される。
第3の色選択性位相差板27において偏光方向を調整された光は第1の偏光ビームスプリッター29aに入射する。S偏光であるGの光は偏光分離面で反射し、P偏光であるR、Bの光は偏光面を透過することで色分離が行われる。
色分離されたGの光は第2の偏光ビームスプリッター29bに対してS偏光として入射し、偏光分離面を反射し、G用の反射型液晶表示素子30gへと至る。G用の反射型液晶表示素子30gにおいてGの光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のS偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。画像変調されたGの反射光のP偏光成分は偏光分離面を透過し投射光で、となる。
第2の偏光ビームスプリッターを透過した光は、偏光方向と45度の方向に遅相軸がなるように配置された第1の1/2波長板28aを透過し、第4の偏光ビームスプリッター29dに対してS偏光として入射し、偏光分離面を反射し、投射レンズ32へと至る。
第1の偏光ビームスプリッター28aを透過したRとBの光は、第1の色選択性位相差板26aに入射する。第1の色選択性位相差板26aは図4で示したような特性を有しており、Bの光はP偏光のままで、Rの光はS偏光に変換される。
これによりBの光はP偏光として、Rの光はS偏光として第3の偏光ビームスプリッター29cに入射する。よって第3の偏光ビームスプリッター29cにおいてBの光は偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子30bに至り、Rの光は偏光分離面を反射してR用の反射型液晶表示素子30rに至る。
B用の反射型液晶表示素子30bにおいてBの光が画像変調されて反射される。変調されたBの反射光のP偏光成分は再び偏光分離面を透過し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたBの反射光のS偏光成分は偏光分離面で反射し投射光となる。同様にR用の反射型液晶表示素子30rにおいてRの光が画像変調されて反射される。変調されたRの反射光のS偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調されたRの反射光のP偏光成分は偏光分離面を透過し投射光となる。これによりBとRの投射光は一つの光束に合成される。
合成されたRとBの投射光は第2の色選択性位相差板26bに入射する。第2の色選択性位相差板は第1の色選択性位相差板と同じものでRの偏光方向のみを90度回転し、R、BともにS偏光に変換される。さらに偏光方向に対して45度方向に遅相軸を配置した1/2位相板28bによりそれぞれP偏光に変換され第4の偏光ビームスプリッター29dに入射し、偏光分離面を透過することでGの投射光と合成される。
このような構成においても偏光ビームスプリッター20bの射出側に偏光板33aを、偏光ビームスプリッター20bの射出側に偏光板33dを設け、偏光ビームスプリッター20aの入射側に偏光板33aを、偏光ビームスプリッター20bの入射側に偏光板33cを設けることにより、実施例1と同じ偏光ビームスプリッター特性(図5)と偏光板の特性(図6)の組み合わせで実施例1と同様な効果が得られる。
図9は本発明の第3の実施例を表す図である。41は連続スペクトルで白色光を発光する光源で、42は光を所定の方向に集光するリフレクターで、43aは矩形のレンズをマトリックス状に配置した第1のフライアイレンズで、43bは第1のフライアイレンズの個々のレンズに対応したレンズアレイからなる第2のフライアイレンズで、44は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子で、45aはコンデンサーレンズで、45b、45c、45dは偏光板を貼付したフィールドレンズで、46a、46bは長い光路中の照明光をロスなく伝達するリレーレンズで、47は赤(R)の波長領域の光を透過し、青(B)と緑(G)の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで、48は青(B)の波長領域の光を透過し、緑(G)の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーで、49a、49bは反射ミラーで、50a、50b、50cはP偏光を透過し、S偏光を反射する第1の偏光ビームスプリッター、第2の偏光ビームスプリッター、第3の偏光ビームスプリッターで、51r、51g、51bは光を反射し、画像変調して画像を表示する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子で、52r、52g、52bは赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板で、53r、53g、53bは偏光板で、54はダイクロ面を有するダイクロプリズムで、55は投射レンズである。
ダイクロミラー47、48で色分解された光は、偏光ビームスプリッター50aには青の光が作用し、偏光ビームスプリッター50bには緑の光が作用し、偏光ビームスプリッター50cには赤の光が作用している。このとき照明光はS偏光としてそれぞれ偏光ビームスプリッター50a、50b、50cに入射する。よってそれぞれの偏光ビームスプリッターにおいて照明光は偏光分離面を反射してそれぞれの反射型液晶表示素子51r、51g、51bに至る。
それぞれの反射型液晶表示素子において光が画像変調されて反射される。変調された光の反射光のS偏光成分は再び偏光分離面を反射し、光源側に戻され投射光から除去される。変調された光の反射光のP偏光成分は偏光分離面を透過し投射光となり、ダイクロプリズム54で3つの色が合成されて1つの光束となる。
ここで偏光ビームスプリッター50a、50b、50cでは全ての光路においてS偏光で検光する構成であり、この偏光ビームスプリッターを図5の特性とし、図10に示す偏光板を組み合わせている。
図10に示した偏光板においては各色光の波長領域に対応したときの吸収される偏光方向の平均透過率は、
波長範囲が450〜500nmで
Kb=4%
波長範囲が500〜580nmで
Kg=4%
波長範囲が580〜630nmで
Kr=5%
であり、このときGの光路では偏光ビームスプリッターでS偏光で検光されたのち偏光板で検光されるので偏光板を漏れる光Mgは
Mg=Msg*Kg=0.08%
となる。同様に
Rの光路では
Mr=Msr*Kr=0.08%
となり、Bの光路では
Mb=Msb*Kb=0.10%
となり、高コントラストが実現できる。
波長範囲が450〜500nmで
Kb=4%
波長範囲が500〜580nmで
Kg=4%
波長範囲が580〜630nmで
Kr=5%
であり、このときGの光路では偏光ビームスプリッターでS偏光で検光されたのち偏光板で検光されるので偏光板を漏れる光Mgは
Mg=Msg*Kg=0.08%
となる。同様に
Rの光路では
Mr=Msr*Kr=0.08%
となり、Bの光路では
Mb=Msb*Kb=0.10%
となり、高コントラストが実現できる。
ここで、本発明の実施例は上記のものに限られない。例えば、上述の矩形のレンズをマトリックス状に配置した第1のフライアイレンズ及び第2のフライアイレンズは、矩形のレンズをマトリックス状に配置したものでなくても良く、シリンドリカルレンズを1方向(照明光学系の光軸に直交する方向)に複数個配列して構成されるものであっても良い。
また、3つの液晶パネルを有する画像投射装置でなく、液晶パネルを1つしか持たない画像投射装置や、4つ以上の液晶パネルを有する画像投射装置にも適用可能である。
また、実施例に記載した赤、緑、青のそれぞれの色光の光路は、任意に入れ換え可能である。さらに、緑の色光の光路は、図1では偏光ビームスプリッター8aで反射されて液晶パネルに入射しているが、勿論偏光ビームスプリッター8aで透過して液晶パネル9gに入射し、液晶パネルからの出射する光のうち画像情報を持っている光が偏光ビームスプリッター9gを透過して後段の偏光板や偏光ビームスプリッターに導かれるように構成しても構わない。このことは図7の緑色の光路にも同様のことが言える。
また、図1において、色選択性位相板6a、6bは、偏光ビームスプリッターに密着した状態で配置されているが、偏光ビームスプリッターに対して離間した状態で配置しても良いし、両者の間に接着層等を挟んで接着しても構わない。逆に、図1の偏光板12c、12dは、色選択性位相板に対しても、ダイクロミラー、変更ビームスプリッターに対しても離間して設けられているが、偏光板12c、12dは、色選択性位相板、偏光ビームスプリッター、ダイクロミラー(密着して配置するためには、ダイクロイックプリズムの方が好ましい)に対して密着して(接着して)配置しても構わない。
また、実施例1において緑色光路上の第1の偏光ビームスプリッター8aの光入射側(ダイクロミラーと第1の偏光ビームスプリッターとの間、言い換えると画像表示素子を照明する光の光路の第1の偏光ビームスプリッターへの入射側)に配置された偏光板12a、第1の偏光ビームスプリッター8aの光出射側(第1の偏光ビームスプリッターと第3の偏光ビームスプリッターとの間、言い換えると画像表示素子から出射した光の光路の第1の偏光ビームスプリッターの光出射側)に配置された偏光板12bのうち、光出射側に配置された偏光板12bは省き、光入射側に偏光板12aを配置するだけにしても構わない。また、逆に偏光板12aを省き、偏光板を12bのみにしても構わない。ここでの緑色光路上の第1の偏光ビームスプリッターとは、白色光を色分離するダイクロイックミラーにおいて、1つの色光と2つの色光とに分離する際の1つの色光の光路上の偏光ビームスプリッターのことであり、必ずしも緑色光の光路上でなくても構わない。
勿論実施例2についても同様のことが言え、緑色光の光路上に配置されている第2の偏光ビームスプリッター29bの光入射側の偏光板33aと第2の偏光ビームスプリッターの光出射側の偏光板33bのうち、光出射側の偏光板33bを省いても構わない。また、逆に光入射側の偏光板33aを省いても構わない。ここでの緑色光路上の第2の偏光ビームスプリッターに関しては実施例1と同様のことが言え、白色光を色分離するダイクロイックミラーにおいて、1つの色光と2つの色光とに分離する際の1つの色光の光路上の偏光ビームスプリッターのことであり、必ずしも緑色光の光路上でなくても構わない。
実施例3においては、第1、2、3偏光ビームスプリッターのそれぞれ光出射側にのみ偏光板を設けているが、実施例1、2とは逆に、第1、2、3偏光ビームスプリッターの光入射側にも偏光板を設けても構わない。
また、本発明は画像投射システムにも適用可能である。その際、上述のような画像投射装置に画像情報を提供する画像情報供給装置(例えばパソコン、テレビ、ビデオ、携帯電話、メモリー、衛星放送や地上波を受信するアンテナ)と上述の画像投射装置とを有線もしくは無線で接続する。
1 光源
2 リフレクター
3a、3b フライアイレンズ
4 偏光変換素子
5a、5b コンデンサーレンズ
5c 反射ミラー
6a、6b 色選択性位相差板
7 ダイクロイックミラー
8a、8b、8c 偏光ビームスプリッター
9r、9g、9b 反射型液晶表示素子
10r、10g、10b 1/4波長板
11 投射レンズ
12a、12b、12c、12d 偏光板
2 リフレクター
3a、3b フライアイレンズ
4 偏光変換素子
5a、5b コンデンサーレンズ
5c 反射ミラー
6a、6b 色選択性位相差板
7 ダイクロイックミラー
8a、8b、8c 偏光ビームスプリッター
9r、9g、9b 反射型液晶表示素子
10r、10g、10b 1/4波長板
11 投射レンズ
12a、12b、12c、12d 偏光板
Claims (28)
- 第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解する色分解光学系を有し、前記3つの色光それぞれで前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記光源から前記3つの反射型液晶表示素子に至る光路上に入射側偏光板が配置されており、
該入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることを特徴とする画像投射装置。 - 前記入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。
- 前記入射側偏光板は、前記第1色光の光路上に配置された第1入射側偏光板と、前記第2色光と前記第3色光との共通の光路上に配置された第2入射側偏光板とを有していることを特徴とする請求項1又は2記載の画像投射装置。
- 前記第1入射側偏光板には実質的に前記第1色光のみが入射し、前記第2入射側偏光板には実質的に前記第2色光と前記第3色光のみが入射することを特徴とする請求項3記載の画像投射装置。
- 前記第1色光が緑色領域の光で、前記第2色光が赤色領域の光で、前記第3色光が青色領域の光であることを特徴とする請求項3または4記載の画像投射装置。
- 前記色分解光学系は、偏光分離面を有していることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の画像投射装置。
- 前記色分解光学系は、前記光源から発した白色光から前記第1色光を分離する第1色分解素子と、前記第1色分解素子から出射した前記第1色光を前記第1の反射型液晶表示素子に導く第2色分解素子と、前記第1色分解素子から出射した前記第2色光と前記第3色光とを分離して前記第2反射型液晶表示素子と前記第3反射型液晶表示素子に導く第3色分解素子と、を有することを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の画像投射装置。
- 前記第1色分解素子がダイクロイックミラー或いはダイクロイックプリズムであり、前記第2色分解素子と前記第3色分解素子が偏光分離素子であることを特徴とする請求項7記載の画像投射装置。
- 前記第1色分解素子と前記第2色分解素子と前記第3色分解素子がすべて偏光分離素子であることを特徴とする請求項7記載の画像投射装置。
- 前記第1色分解素子と前記第2色分解素子との間に第1入射側偏光板が配置され、前記第1色分解素子と前記第3色分解素子との間に第2入射側偏光板が配置されていることを特徴とする請求項7乃至9いずれかに記載の画像投射装置。
- 前記第2入射側偏光板と前記第3色分解素子との間に、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板を配置することを特徴とする請求項10記載の画像投射装置。
- 前記3つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、
該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることを特徴とする請求項1乃至11いずれかに記載の画像投射装置。 - 該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする請求項12記載の画像投射装置。
- 前記色合成光学系が、前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を後段の光学系に導く第1色合成素子と、前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成する第2色合成素子と、前記第1色合成素子から出射する光と前記第2色合成素子から出射する光とを色合成する第3色合成素子とを有することを特徴とする請求項12又は13記載の画像投射装置。
- 前記第1色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板とを有することを特徴とする請求項12乃至14いずれかに記載の画像投射装置。
- 前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板を配置することを特徴とする請求項15記載の画像投射装置。
- 前記色分解光学系と前記色合成光学系とは、2つの偏光分離素子を共有していることを特徴とする請求項1乃至16いずれかに記載の画像投射装置。
- 第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する3つの色光に色分解する色分解光学系を有し、前記3つの色光それぞれで前記3つの反射型液晶表示素子を照明する照明光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、前記色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記3つの反射型液晶表示素子から前記投影光学系に至る光路上に出射側偏光板が配置されており、
該出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であることを特徴とする画像投射装置。 - 該出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする請求項18記載の画像投射装置。
- 前記第1色光は、前記第1反射型液晶表示素子から出射し、第1色合成素子、第1出射側偏光板を経て第3色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することを特徴とする請求項18又は19記載の画像投射装置。
- 前記第1色合成素子、前記第3色合成素子は共に偏光分離素子であることを特徴とする請求項20記載の画像投射装置。
- 前記第2,3色光は、前記第2,3反射型液晶表示素子から出射し、第2色合成光学素子、前記第2,3色光のうちいずれか一方の色光の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板、第2出射側偏光板、第3色合成素子を経て、前記投影光学系に入射することを特徴とする請求項18乃至21いずれかに記載の画像投射装置。
- 前記第2色合成素子、前記第3色合成素子は共に偏光分離素子であることを特徴とする請求項22記載の画像投射装置。
- 前記第3色合成素子は、前記第1色光と、前記第2,3色光とを色合成することを特徴とする請求項20又は23記載の画像投射装置。
- 前記色合成光学系が、前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を後段の光学系に導く第1色合成素子と、前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成する第2色合成素子と、前記第1色合成素子から出射する光と前記第2色合成素子から出射する光とを色合成する第3色合成素子とを有しており、
前記第1色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板と、前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に配置され、前記第2色光と前記第3色光のうちいずれか一方の偏光方向を実質的に90度回転させる色選択性位相板とを備えることを特徴とする請求項18乃至24いずれかに記載の画像投射装置。 - 第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解する色分解光学系と、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成する色合成光学系を有し、該色合成光学系により色合成された光を被投影面に投影する投影光学系とを有する画像投射装置であって、
前記色分解光学系が、前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2、3色光とに分離する第1色分解素子と、前記第1色光を前記第1反射型液晶表示素子に導く第2色分解素子と、前記第2色光と前記第3色光とに分解する第3色分解素子とに色分解し、それぞれを前記第2反射型液晶表示素子、前記第3液晶表示素子に導く第3色分解素子と、前記第1色分解素子と前記第2色分解素子との間に配置された第1入射側偏光板と、前記第1色分解素子と前記第3色分解素子との間に配置された第2入射側偏光板と、前記第2入射側偏光板と前記第3色分解素子との間に配置され、前記第2色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第1色選択性位相板とを有しており、
前記色合成光学系が、第1色合成素子と第2色合成素子と第3色合成素子と、前記第1色合成素子と前記第2色合成素子との間に配置された第1出射側偏光板と、前記第2色合成素子と前記第3色合成素子との間に配置された第2出射側偏光板と、前記第2出射側偏光板と前記第3色合成素子との間に配置され、前記第3色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第2色選択性位相板とを有しており、前記第1色合成素子が前記第1反射型液晶表示素子から出射する前記第1色光を前記第3色合成素子に導いており、前記第2色合成素子が前記第2反射型液晶表示素子から出射する前記第2色光と前記第3反射型液晶表示素子から出射する前記第3色光とを色合成し、前記第2色光と前記第3色光とを前記第3色合成素子に導いており、前記第3色合成素子が、前記第1色光、前記第2色光、前記第3色光とを色合成し、該色合成された3つの色光を前記投影光学系に導いており、
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする画像投射装置。 - 第1の反射型液晶表示素子、第2の反射型液晶表示素子、第3の反射型液晶表示素子と有しており、光源からの光を前記3つの反射型液晶表示素子に対応する第1色光、第2色光、第3色光に色分解して照明し、前記3つの反射型液晶表示素子から出射した色光を合成して、被投影面に投影する画像投射装置であって、
前記光源からの光を前記第1色光と、前記第2、3色光とに色分解する色分解素子と、
前記第1色分解素子から出射した前記第1色光を検光する第1入射側偏光板と、前記第1入射側偏光板から出射した光を反射又は透過して前記第1反射型液晶表示素子に導き、前記第1反射型液晶表示素子から出射した第1画像光を透過又は反射して出射する第1偏光分離素子と、前記第1偏光分離素子から出射した光を検光する第1出射側偏光板と、
前記色分解素子から出射した前記第2、3色光を検光する第2入射側偏光板と、前記第2入射側偏光板から出射した光のうち前記第2色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第1色選択性位相板と、前記第1色選択性位相板から出射した光を前記第2色光と前記第3色光とに色分解して前記第2反射型液晶表示素子と前記第3反射型液晶表示素子に導き、前記第2反射型液晶表示素子から出射した第2画像光と前記第3反射型液晶表示素子から出射した第3画像光とを色合成する第2偏光分離素子と、前記第2偏光分離素子から出射した光のうち前記第3色光の偏光方向を実質的に90度回転させる第2色選択性位相板と、前記第2色選択性位相板から出射した光を検光する第2出射側偏光板と、
前記第1出射側偏光板から出射した前記第1画像光と前記第2出射側偏光板から出射した前記第2、3画像光とを色合成する第3偏光分離素子とを有しており、
前記第1、2入射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1、2入射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であり、
前記第1、2出射側偏光板が遮光すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が5%以下であり、
前記第1,2出射側偏光板が透過すべき偏光方向の光に対する透過率の、450nmから630nmの波長領域の平均値が90%以上であることを特徴とする画像投射装置。 - 請求項1乃至27いずれかに記載の画像投射装置と、前記画像投射装置に画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像投射システム。
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