JP2005352078A

JP2005352078A - 投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP2005352078A
Application number: JP2004171631A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tajima; 秀昭田島
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】楕円偏光及び円偏光の混在によって発生する色ムラなどを防いで鮮明な画像をスクリーンに投写する。
【解決手段】投写型画像表示装置１０は、光源部１１、ミラー１２と、ダイクロイックミラー１３，１４、液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ、偏光板１６〜１８、クロスダイクロイックプリズム２０、波長選択性位相差板２１、投映レンズ２２、スクリーン２３からなる。光源部１１から出た照明光はダイクロイックミラー１３，１４によってＲ，Ｇ，Ｂ光に色分離され、液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂによって画像情報が付与される。Ｒ，Ｇ，Ｂ光は偏光板１６〜１８によってそれぞれＳ偏光、Ｐ偏光、Ｓ偏光に偏光された後、クロスダイクロイックプリズム２０で同一方向に合成されて出射する。出射面２０ｄから出射したＲ，Ｇ，Ｂ光は波長選択性位相差板２１によって全てＳ偏光に揃えられてスクリーン２３に投写される。
【選択図】図１

Description

本発明は、投写型画像表示装置に関するものである。

カラー画像をスクリーンへ投写する投写型画像表示装置では、色合成光学系としてクロスダイクロイックプリズムを使用していることが多い（例えば特許文献１）。クロスダイクロイックプリズムは、赤、緑、青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の３色の光を合成して同一の方向に出射するものである。このような投写型画像表示装置では、クロスダイクロイックプリズムで合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光を全て直線（Ｓ又はＰ）偏光で出射させるようにして、クロスダイクロイックプリズムの出射面側に配置された１／４波長板によって、直線偏光のＲＧＢ光を円偏光に変換した後、スクリーンに投写するのが一般的である。

特許第３２９２１１８号公報

しかしながら、上述したような投写型画像表示装置では、光源から導かれた照射光がクロスダイクロイックプリズムに入射するとき、照射光の中心付近はプリズムの入射面に対して垂直に入射するものの、照射光の外周付近では、入射面と垂直な方向に対して斜めに傾いて入射してしまう。よって、中心付近から入射したＳ偏光は、そのままＳ偏光で出射されるが、斜めに傾斜して入射したＳ偏光は、完全なＳ偏光ではなく、Ｐ偏光方向に傾いたＳ偏光で出射してしまう。このように、傾いたＳ偏光が１／４波長板を通過すると、円偏光ではなく楕円偏光に変換されて出射されてしまう。これにより、出射面側に位置している１／４波長板では、全てが円偏光に変換されず、楕円偏光と円偏光とが混在した状態になってしまうため、スクリーンに投写された際に、スクリーンの偏光透過特性、又は偏光反射特性の違いによっては、円偏光の中に混在する楕円偏光が原因となって色ムラを発生させてしまったり、スクリーンを鑑賞する角度によって色ムラの出方や、その度合いが変化してしまうため、画像がかなり劣化してしまうことがあった。

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、楕円偏光及び円偏光の混在によって発生する色ムラなどを防ぎ、鮮明な画像をスクリーンに投写することができる投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の投写型画像表示装置は、照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光成分に色分解する色分解手段と、この色分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれ受光し、入力された映像信号に応じて前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を光変調する光変調手段と、クロスダイクロイックプリズムを含む光学系からなり、光変調された前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を前記クロスダイクロイックプリズムへ入射して合成したＲ，Ｇ，Ｂ光を同一方向に出射する色合成手段と、この合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、前記クロスダイクロイックプリズムから前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光が出射する出射面からスクリーンまでの間に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、特定の色に対しては直線偏光の偏光方向を回転して透過し、他の色に対しては変換せずにそのまま透過させる波長選択性位相差板を配置し、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光の全てをＰ偏光又はＳ偏光に揃えて前記スクリーンに投写することを特徴とする。

なお、前記クロスダイクロイックプリズムは、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、偏光方向を変換する前記特定の色に対しては透過させて、偏光方向を変換しない前記他の色に対しては反射させる反射膜を備えており、反射膜を透過した前記特定の色と、反射した前記他の色とが同一方向に出射されるように配置されていることが好ましい。

本発明によれば、クロスダイクロイックプリズムからＲ，Ｇ，Ｂ光が出射する出射面からスクリーンまでの間に、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、特定の色に対しては直線偏光の偏光方向を回転して透過し、他の色に対しては変換せずにそのまま透過させる波長選択性位相差板を配置し、Ｒ，Ｇ，Ｂ光の全てをＰ偏光又はＳ偏光に揃えて前記スクリーンに投写するようにしたので、色ムラなどが発生せず、鮮明な画像をスクリーンに投写することができる。

図１において、本発明を適用した投写型画像表示装置１０には、光源部１１と、照射された照明光の照射方向を変化させるためのミラー１２と、ダイクロイックミラー１３，１４と、３枚の透過型液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂと、偏光板１６，１７，１８と、クロスダイクロイックプリズム２０と、波長選択性位相差板２１と、投映レンズ２２と、スクリーン２３とが設けられている。光源部１１から放射される白色の高輝度光は、照明光学系（図示なし）を介して照度の均一な光束に変換され、ダイクロイックミラー１３に入射する。

Ｒ，Ｇ光反射ダイクロイックミラー１３は、白色光に含まれる青色光（Ｂ光）を透過し、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）を反射することによりＢ光を分離する。分離されたＢ光は液晶パネル１５Ｂに入射する。ダイクロイックミラー１３を反射したＲ光及びＧ光は、Ｇ光反射ダイクロイックミラー１４に入射する。ダイクロイックミラー１４はＲ光を透過し、Ｇ光を反射してＲ光とＧ光を分離する。Ｒ光とＧ光は、それぞれ液晶パネル１５Ｒと液晶パネル１５Ｇに入射する。

液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、与えられた画像情報（画像信号）に従って、Ｒ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれ変調して画像光を形成する光変調手段としての機能を有する。そして液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを透過して画像情報が付与されたＲ，Ｇ，Ｂ光はそれぞれ偏光板１６〜１８に入射する。

偏光板１６，１７は，ランダムな偏光方向を有する光をＳ偏光に変換するＳ偏光変換素子であり、偏光板１８は，ランダムな偏光方向を有する光をＰ偏光に変換するＰ偏光変換素子である。これらによって、画像情報が付与されたＲ，Ｂ光はＳ偏光となり、画像情報が付与されたＧ光はＰ偏光となってクロスダイクロイックプリズム１６に入射する。

液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを透過し、偏光板１６〜１８を透過したＲ，Ｇ，Ｂ光は、クロスダイクロイックプリズム２０に入射する。クロスダイクロイックプリズム２０は、４つの直角プリズムを組み合わせて形成された立方体形状であり、Ｒ，Ｇ，Ｂ光がそれぞれ入射するＲ光入射面２０ａ、Ｇ光入射面２０ｂ、Ｂ光入射面２０ｃと、クロスダイクロイックプリズム２０によって合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光が出射する出射面２０ｄと、互いに直交した２種類のダイクロイック面２０ｅ，２０ｆとを有している。Ｒ光入射面２０ａ及びＢ光入射面２０ｃは互いに面する位置にあり、これらと直交し、且つ互いに面する位置にＧ光入射面２０ｂ及び出射面２０ｄが位置している。ダイクロイック面２０ｅ，２０ｆは、Ｒ光入射面２０ａ及びＢ光入射面２０ｃから入射した光束をその偏光特性及び波長に応じて入射時と異なる方向に出射させ、且つＧ光入射面２０ｂから入射した光束を透過させるもので、Ｒ光反射面２０ｅはＲ光を反射させ、Ｂ光反射面２０ｆはＢ光を反射させるものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂ光入射面２０ａ〜ｃとは４５°の傾きを持って斜交する位置にある。

液晶パネル１５Ｒ及び偏光板１６を透過したＲ光は、Ｒ光入射面２０ａからクロスダイクロイックプリズム２０内に入射してＲ光反射面２０ｅで反射する。Ｒ光反射面２０ａで反射すると、Ｒ光はその照射方向が入射方向と直交する方向に変化する。これにより、Ｒ光は出射面２０ｄから出射する。液晶パネル１５Ｇ及び偏光板１８を透過したＧ光は、Ｇ光入射面２０ｂからクロスダイクロイックプリズム２０内に入射してＲ光反射面２０ｅ及びＢ光反射面２０ｆを透過して直進し、出射面２０ｄから出射する。液晶パネル１５Ｂ及び偏光板１７を透過したＢ光は、Ｂ光入射面２０ｃからクロスダイクロイックプリズム２０内に入射してＢ光反射面２０ｆで反射する。Ｂ光反射面で反射すると、Ｂ光は、その照射方向が入射方向と直交する方向に変化する。これにより、Ｂ光は出射面２０ｄから出射する。このようにして、画像情報が付与されたＲ，Ｇ，Ｂ光は合成され、同一方向から出射される。

波長選択性位相差板２１は、クロスダイクロイックプリズム２０の出射面２０ｄと投映レンズ２２の間に位置している。この波長選択性位相差板２１は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、Ｇ光に対しては直線偏光の偏光方向を回転して透過させて、Ｒ，Ｂ光に対しては変換せずにそのまま透過させるように作用するものである。そして、クロスダイクロイックプリズム２０から出射するＲ，Ｇ，Ｂ光のうち、Ｒ，Ｂ光はＳ偏光であり、Ｇ光はＰ偏光であるから、波長選択性位相差板２１を透過すると、Ｇ光のみがＳ偏光に変換される。すなわち、波長選択性位相差板２１を透過したＲ，Ｇ，Ｂ光は全てＳ偏光となって投映レンズ２２へ入射される。

投映レンズ２２は、クロスダイクロイックプリズム２０によって合成され、波長選択性位相差板２１によって、画像情報が付与され、且つ全てＳ偏光に揃えられたＲ，Ｇ，Ｂ光の光束を拡大投映してスクリーン２３上に結像させる。これにより、スクリーン２３上に画像情報が表示される。

上記構成の作用について以下に説明する。光源部１１から白色光が照射されると、ダイクロイックミラー１３，１４によってＲ，Ｇ，Ｂ光に色分離されたのち、液晶パネル１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂによって画像情報が付与される。画像情報が付与されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、偏光板１６〜１８に入射し、Ｒ，Ｂ光はＳ偏光となり、Ｇ光はＰ偏光となってクロスダイクロイックプリズム２０に入射する。クロスダイクロイックプリズム２０に入射したＲ，Ｇ，Ｂ光は、同一方向に合成され、さらに波長選択性位相差板２１を透過して投映レンズ２２へ入射される。そして、画像情報が付与され、且つ全てＳ偏光に揃えられたＲ，Ｇ，Ｂ光がスクリーン２３上に投映される。このようにしてクロスダイクロイックプリズム２０で合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光が全てＳ偏光となって、スクリーン２３に投写されるので、色ムラなどが発生せず、鮮明な画像をスクリーンに投写することができる。

なお、上記実施形態のスクリーン２３として、偏光スクリーンを使用したときでも、Ｒ，Ｇ，Ｂ光全てがＰ偏光又はＳ偏光に揃えられるので、１／４波長板を使用する必要がない。

投写画像表示装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１０投写型画像表示装置
１１光源部
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ液晶パネル
２０クロスダイクロイックプリズム
２１波長選択性位相差板

Claims

照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光成分に色分解する色分解手段と、この色分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれ受光し、入力された映像信号に応じて前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を光変調する光変調手段と、クロスダイクロイックプリズムを含む光学系からなり、光変調された前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を前記クロスダイクロイックプリズムへ入射して合成したＲ，Ｇ，Ｂ光を同一方向に出射する色合成手段と、この合成されたＲ，Ｇ，Ｂ光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、
前記クロスダイクロイックプリズムから前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光が出射する出射面からスクリーンまでの間に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、特定の色に対しては直線偏光の偏光方向を回転して透過し、他の色に対しては変換せずにそのまま透過させる波長選択性位相差板を配置し、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光の全てをＰ偏光又はＳ偏光に揃えて前記スクリーンに投写することを特徴とする投写型画像表示装置。
前記クロスダイクロイックプリズムは、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光のうち、偏光方向を変換する前記特定の色に対しては透過させて、偏光方向を変換しない前記他の色に対しては反射させる反射膜を備えており、反射膜を透過した前記特定の色と、反射した前記他の色とが同一方向に出射されるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。