JP2006517034A - 透過ｌｃｄに基づいたプロジェクタ用の分析器 - Google Patents

Abstract

本発明は、分析器（１、１０）を有する透過ＬＣＤ投影型ビデオ画像表示装置用のイメージング光学システムと、そのような分析器をそのようなイメージング光学システム内に配置する方法に係る。イメージング光学システムは、照明光を放射するための光源と、透過液晶ライトバルブ（８）と、イメージング路において第１の偏光モードの光（６）を通し、イメージング路に対して第２の偏光モードの光（７）の角度の付けられた偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置（１）を有する。イメージングシステムは更に、イメージング路に沿って屈折分析装置から分離距離に配置され、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、また、第２の偏光モードの逸らされた光を反射させてイメージング路から外すよう構成される反射分析装置（１０）を有する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、透過型ＬＣＤ投影型ビデオ画像表示装置用の分析器の分野、特に、そのような分析器を有する投影型ビデオ画像表示装置用のイメージング光学システム、並びに、そのような分析器を投影型ビデオ画像表示装置のイメージング光学システム内に配置する方法の分野に係る。

今日、多くの透過ＬＣＤ投影型ビデオ画像表示装置は、制限された輝度を生成し、また、制限された寿命を有する。１つの制限因子は、吸収力のある分析器の使用であり、これは、所望しない偏光の光を除去するときに大量の光を吸収するために必要である。これは、特に、望ましくない熱的影響をもたらし、これは、装置の寿命に悪影響を及ぼしている。

１つの従来技術のアプローチが、ＪＰ１１２９５６６０に開示される。これは、偏光を用いるライトバルブから構成される透過投影像ディスプレイにおいてライトバルブの周りで生成された熱に対する信頼度を高めることを提案する。この投影像ディスプレイは、光源から放出されるランダム光を入射側偏光板によって一方向性の偏光に調整し、入射側偏光板は、その偏光方向を各画素についてライトバルブによって制御し、偏光を放出側偏光板によって１つの偏光方向においてのみ透過し、投影レンズによって拡大及び投影することによって像が表示されるよう構成される。放射側偏光板は、反射偏光板であり、また、ライトバルブの表面に対して傾斜しているので、ライトバルブ及び放射側偏光板の付近で生成される熱が抑えられる。従って、信頼度の劣化が抑えられる。

しかし、この従来技術のアプローチは、投影レンズのコンパクトな設計及び短い背面焦点距離を供給することができないという制限を有し、これは、このアプローチを用いたプロジェクタを比較的大きく及び高価にしてしまう。

従って、本発明は、投影型ビデオ画像表示装置用の改良されたイメージング光学システムを提供することを目的とする。

この目的は、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、イメージング路に対して第２の偏光モードの光の角度の付けられた偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置と、イメージング路に沿って屈折分析装置から分離距離に配置され、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、また、第２の偏光モードの逸らされた光を反射させてイメージング路から外すよう構成される反射分析装置とを有するイメージング光学システムを提供することによって達成される。

反射分析装置の前に屈折分析装置を設けることによって、所望しない光をイメージング路から外に逸らすために必要な分離距離が短く維持されることが可能であり、それにより、関連付けられる投影レンズの背面焦点距離は短く維持されることが可能であるコンパクトな設計を可能にし、従って、投影型ビデオ画像表示装置の製造費用を低減することが可能である。

本発明は、そのような分析器を、投影型ビデオ画像表示装置内に構成する改良された方法を提供することを目的とする。

この目的は、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、前記イメージング路に対して第２の偏光モードの光の角度偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置を設ける段階と、イメージング路に沿って屈折分析装置からの分離距離に反射分析装置を設ける段階とを有し、反射分析装置は、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、また、第２の偏光モードの逸らされた光を反射させてイメージング路から外すよう構成される方法によって達成される。

本発明の更に別の目的及び特徴は、添付図面と共に考慮される以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、図面は、例示目的のためだけに設計されたのであり、本発明の範囲を定義するために設計されたものではない。本発明の範囲については、請求項を参照されたい。更に、図面は、縮尺が測られているわけではなく、そう指示されない限り、本願に記載する構造及び手順を概念的に説明するためだけのものである。

図面中、同様の参照符号は、同様の素子を示す。

図１は、屈折分析器１の基本構成を示す概略図である。一軸配向の複屈折層２は、２つの透明キャリア基板３の間に挟まれる。各基板３は、それぞれの内面に取り付けられる細かいピッチの「鋸歯状」の構造４を有する。細かいピッチの「鋸歯状」構造４は、ポリイミドプラスチック（ＰＩ）の層から形成されることが好適である。ｐ及びｓ偏光を含む入射光ビーム５は、屈折分析器１に当たるよう示される。材料特性は、第１の偏光モード、例えば、ｐ偏光ビーム６は、大きな屈折率の変化を観察せず、従って、屈折分析器を面平行板として観察し、従って、イメージング路に沿って通過するよう選択される。しかし、第２の偏光方向、例えば、ｓ偏光７は、材料間で大きい屈折率の差を観察し、界面において屈折され、従って、その伝搬方向は、ビームが屈折分析器１を通過する間に変更され、イメージング路に対して角度偏差をもたらす。この屈折分析器１は、投影型ビデオ画像表示装置のイメージング光学システム内に配置されることを目的とするので、イメージング特性に課せられる光学的要求は、非常に厳しい。しかし、屈折率における差は通常制限されており、従って、伝搬方向からの偏差も通常制限されており、従って、投影型ビデオ画像表示装置の光路にそのような屈折分析器を１つだけ使用することは、第２の偏光方向に変化を与えるのに不十分であり、第２の偏光方向がイメージング路の外側に転換するには十分である。

図２は、第２の偏光７の増加された方向の変更を与える解決策を示す。これは、２つ以上の図１の屈折分析器１を積み重ねることによって達成される。このようにすると、増加された度合いの角度分裂が達成可能である。ｐ及びｓ偏光を含む入射光ビーム５は、屈折分析器１のスタックに当たり、所望しない第２の偏光、例えば、ｓ偏光ビーム７は、スタックの各層によって段階的に逸らされる。所望される第１の偏光モード、例えば、ｐ偏光ビーム６は、屈折分析器１を真っ直ぐに通過する。

図３は、投影型ビデオ画像表示装置の簡易化された光路において示す可能な分析器構成の第１の実施例を示す。図示する光路は、液晶（ＬＣＤ）ライトバルブ８、図１による屈折分析器１、ダイクロイックプリズム９、反射分析器１０、及び投影レンズ１１を有する。この構成では、屈折分析器１は、例えば、いわゆるＭｏｘｔｅｋ（商標）板である反射分析器１０と組み合わせて使用される。屈折分析器１及び反射分析器１０は、ダイクロイック合成プリズム９が間に取り付けられるような互いからの分離距離に位置付けられる。ＬＣＤライトバルブ８からのｐ及びｓ偏光を含む入射光ビーム５は、屈折分析器１に当たる。この構成では、矢印７により示す所望しない第２の偏光モード、例えば、ｓ偏光方向は、矢印６により示す所望する第１の偏光モード、例えば、ｐ偏光ビームから離れるよう大きい距離に亘って進むことが可能である。所望される第１の偏光モード（ｐ偏光）ビーム６は、スクリーン（図示せず）上に入射されるよう投影レンズ１１を通り、一方、所望しない第２の偏光モード（ｓ偏光）ビームは、イメージング路から外れるよう反射される。この構成によって、所望しない光を主光路の外にそらすために屈折分析器１によってもたらされる必要な角度偏差が小さくされ、それにより、屈折分析器１の層の数を低減することが可能であり、好適には、図１のような単一層に低減されることが可能である。しかし、必要である場合には、図２に示すような屈折分析器１のスタックを、図３に示す第１の実施例に使用することが可能である。

図４は、図３の実施例に本質的に対応するが、反射分析器１０が、イメージング路に対して角度が付けられて配置され、それにより、所望しないビーム７の偏差が更に増大されることが可能である点で異なる第２の実施例を示す。

投影型ビデオ画像表示装置のイメージング光学システムに分析器を配置する方法を、以下に説明する。この方法は、イメージング路において第１の偏光モードの光（例えば、ｐ偏光）を通し、イメージング路に対して第２の偏光モードの光（例えば、ｓ偏光）の角度偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置を設ける段階と、イメージング路に沿って屈折分析装置からの分離距離に反射分析装置を設ける段階とを有し、この反射分析装置は、イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、また、第２の偏光モードの逸らされた光を反射させてイメージング路から外すよう構成される。

更なる実施例では、上述の方法は更に、屈折分析器と反射分析器との間におけるイメージング路にダイクロイックプリズムを設け、それにより、上述の分離距離を与える段階を有する。

更なる実施例では、上述の方法は更に、少なくとも１つの一軸配向の複屈折層を有する屈折分析器を設ける段階を有し、各複屈折層はそれぞれ、２つの透明キャリア基板の間に挟まれ、透明キャリア基板はそれぞれ、複屈折装置の１つに面する各側面に取り付けられた細かいピッチの鋸歯状の構造を有する。

更なる実施例では、この方法は、２つ以上の一軸配向の複屈折層を有する屈折分析器を設ける段階を有する。

従って、本発明の好適な実施例に適用される本発明の基本的な新規の特徴を図示し、説明し、及び指摘したが、図示した装置の形式及び詳細、及びその動作における様々な省略及び代用及び変更は、本発明の精神から逸脱することなく、当業者には可能であり得る。例えば、同じ結果を達成するよう実質的に同じような方法で同じ機能を実質的に行う構成要素及び／又は方法段階の全ての組み合わせは、本発明の範囲内であることを意図する。更に、任意の開示された形式又は本発明の実施例に関連して図示した及び／又は説明した構造及び／又は構成要素及び／又は方法段階は、任意の他の開示される又は説明される又示唆される形式又は実施例に、設計選択の一般的な事項として組み込まれ得ることを認識すべきである。従って、請求項の範囲によって示されるようにのみ制限されることを意図する。

屈折分析器を示す概略図である。 積み重ねられた図１に応じた屈折分析器を示す概略図である。 投影型ビデオ画像表示装置用の分析器構成の第１の実施例を示す概略図である。 投影型ビデオ画像表示装置用の分析器構成の第２の実施例を示す概略図である。

Claims (9)

1. 投影型ビデオ画像表示装置用のイメージング光学システムであって、
   照明光を放射する光源と、
   透過液晶ライトバルブと、
   イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、前記イメージング路に対して第２の偏光モードの光の角度偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置と、
   前記イメージング路に沿って前記屈折分析装置から分離距離に配置され、前記イメージング路において前記第１の偏光モードの光を通し、また、前記第２の偏光モードの逸らされた光を反射させて前記イメージング路から外すよう構成される反射分析装置と、
   を有するイメージング光学システム。
2. 前記屈折分析装置と前記反射分析装置との間における前記イメージング路に配置され、前記分離距離を与えるダイクロイックプリズムを更に有する請求項１記載のイメージング光学システム。
3. 前記屈折分析装置は、少なくとも１つの一軸配向の複屈折層を有し、
   各複屈折層はそれぞれ、２つの透明キャリア基板によって挟まれ、
   前記透明キャリア基板のそれぞれは、前記複屈折層の１つの面する各側面に取り付けられる細かいピッチの鋸歯状の構造を有する請求項１記載のイメージング光学システム。
4. 前記屈折分析装置は、２つ以上の一軸配向の複屈折層を有する請求項３記載のイメージング光学システム。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のイメージング光学システムを有する投影型ビデオ画像表示装置。
6. 投影型ビデオ画像表示装置のイメージング光学システムにおいて分析器を配置する方法であって、
   イメージング路において第１の偏光モードの光を通し、前記イメージング路に対して第２の偏光モードの光の角度偏差をもたらすよう構成される屈折分析装置を設ける段階と、
   前記イメージング路に沿って前記屈折分析装置からの分離距離に反射分析装置を設ける段階と、
   を有し、
   前記反射分析装置は、前記イメージング路において前記第１の偏光モードの光を通し、また、前記第２の偏光モードの逸らされた光を反射させて前記イメージング路から外すよう構成される、方法。
7. 前記屈折分析装置と前記反射分析装置との間における前記イメージング路にダイクロイックプリズムを設け、それにより、前記分離距離を与える段階を更に有する請求項６記載の方法。
8. 少なくとも１つの一軸配向の複屈折層を有する屈折分析装置を設ける段階を更に有し、
   各複屈折層はそれぞれ、２つの透明キャリア基板の間に挟まれ、
   前記透明キャリア基板はそれぞれ、前記複屈折装置の１つに面する各側面に取り付けられた細かいピッチの鋸歯状の構造を有する、請求項６記載の方法。
9. ２つ以上の一軸配向の複屈折層を有する屈折分析装置を設ける段階を更に有する請求項８記載の方法。

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