JP2008299258A - プロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光板の発熱を抑えて小型で信頼性に優れ、また、光利用効率に優れた高画質なプロジェクション装置を提供する。
【解決手段】光源２と、この光源２からの光を反射して略平行な出射光Ｈ２として出射する光源ミラー３と、この光源ミラー３からの出射光Ｈ２を変調する液晶パネル６と、この液晶パネル６によって変調された光をスクリーン１０上に拡大投影する投影レンズ９とを備えたプロジェクション装置であって、光源２と液晶パネル６との間に第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５とを配設し、液晶パネル６と投影レンズ９との間に第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８とを配設し、第１及び第２の反射型偏光板４、７からの反射光を光源ミラー３にリサイクル光Ｒ１、Ｒ２として戻す拡散反射板１１、１２が配設される構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルによる画像を拡大投影して表示するプロジェクション装置の改良に関する。

近年、小型の液晶パネルによる画像を拡大投影して表示するプロジェクション装置は、比較的安価に大画面の画像を表示出来る表示装置として製品化が進んでいる。しかし、このプロジェクション装置は、高輝度の画像を得るために極めて高出力の光源を搭載して液晶パネルと光学系に照射するので、高出力の光による発熱や液晶パネルの誤動作等が大きな課題となっており、その対策を施したプロジェクション装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

以下、従来のプロジェクション装置である特許文献１の概要を図面に基づいて説明する。図６は従来のプロジェクション装置の概略構成を示す側面説明図である。図６において、４０は従来のプロジェクション装置である。このプロジェクション装置４０は、光源４１、光源ミラー４２、入射側偏光板４３、透過型の液晶パネル４４、反射型偏光板４５、出射側偏光板４６、投影レンズ４７、冷却ファン４８などによって構成される。ここで、反射型偏光板４５は、液晶パネル４４と出射側偏光板４６の間に配設され、反射型偏光板４５と出射側偏光板４６は同一方向の透過偏光軸を有している。また、反射型偏光板４５は、プロジェクション装置４０の光軸Ｌ２に対して４５度傾斜している。

このプロジェクション装置４０において、光源４１からの出射光の中で、入射側偏光板４３の透過偏光軸に平行なＳ波は入射側偏光板４３を透過し、透過偏光軸に直交するＰ波は、入射側偏光板４３に吸収される。そして、入射側偏光板４３を透過したＳ波は、液晶パネル４４で画像信号に応じて変調された後、反射型偏光板４５の透過偏光軸に直交するＰ´波は、光路外に反射され、また、反射型偏光板４５と出射側偏光板４６の透過偏光軸に平行なＳ´波は、大部分が反射型偏光板４５と出射側偏光板４６を透過した後、投影レンズ４７によってスクリーン（図示せず）上に投影される。

これにより、出射側偏光板４６で吸収されるはずのＰ´波は、反射型偏光板４５によって光路外に反射されるので、出射側偏光板４６が吸収する光はほとんど無くなり、出射型偏光板４６の発熱を軽減出来る。この結果、冷却ファン４８の出力を下げられ、装置の小型化や低騒音化を実現出来ることが示されている。また、液晶パネル４４への戻り光を防ぎ、液晶パネル４４の誤動作を改善できる。

また、高出力の光による液晶パネルの劣化などを対策するために複数のプリズムを配列形成したプリズム層を有する反射型偏光板を備えたプロジェクション装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。以下、従来のプロジェクション装置である特許文献２の概要を図面に基づいて説明する。図７は従来のプロジェクション装置の概略構成を示す側面説明図である。

図７において、５０は従来のプロジェクション装置である。このプロジェクション装置５０は、光源５１と、カラーホイール５２と、偏光板５３と、液晶パネル５４と、反射型偏光板５５と、投影レンズ５６とを備えている。このプロジェクション装置５０は、カラーホイール５２の回転に同期して液晶パネル５４をＲＧＢごとに時分割表示し、フルカラー表示を行う単板式のプロジェクション装置である。

ここで、反射型偏光板５５は、断面三角形状の複数のプリズムを所定方向に配列形成したプリズム層を有しており、反射偏光軸に平行な光を反射光５７としてプロジェクション装置５０の光軸Ｌ３の外側に出射することが出来る。これにより、反射型偏光板５５からの反射光５７が液晶パネル５４に戻ることを防止するので、液晶パネル５４の光による劣化を防ぎ、信頼性の高いプロジェクション装置を実現出来ることが示されている。

特開平１１−８４３６８号公報（第３頁、第１図） 特開２００４−３０９８６４号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のプロジェクション装置４０において、入射側偏光板４３はＰ波を吸収するので入射側偏光板４３の発熱を抑えることは出来ない。また、反射型偏光板４５で反射されたＰ´波は外部に反射されて失われるので、光源４１の光利用効率が悪く、投影されるスクリーン上の映像が暗いという欠点がある。そして、この欠点を補うために、光源４１の更なる出力アップが必要となり、発熱や発熱に伴う諸問題の根本的解決は困難である。

また、特許文献２のプロジェクション装置５０においては、液晶パネル５４の劣化をある程度防ぐことが出来たとしても、偏光板５３が光を吸収するために発熱し、また、反射光５７は外部に反射されて失われ、光利用効率が悪いという特許文献１と同様な問題がある。

本発明の目的は上記課題を解決し、偏光板の発熱を抑えて小型で信頼性に優れ、また、光利用効率に優れた高画質なプロジェクション装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のプロジェクション装置は、下記記載の構成を採用する。

本発明のプロジェクション装置は、光源を備えた光源部と、この光源部からの前記出射光を変調する液晶パネルと、この液晶パネルによって変調された光を拡大投影するための投影レンズと、を備えたプロジェクション装置であって、光源部と液晶パネルとの間に第１の反射型偏光板と第１の吸収型偏光板とを配設し、液晶パネルと投影レンズとの間に第２の反射型偏光板と第２の吸収型偏光板とを配設し、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光を光源部にリサイクル光として戻すリサイクル板が配設されることを特徴とする。

これにより、第１及び第２の反射型偏光板によって、入射側偏光板である第１の吸収型偏光板と、出射側偏光板である第２の吸収型偏光板の両方の偏光板の発熱を抑えることが出来るので、冷却ファンなどの小型化や偏光板の長寿命を実現出来、小型で信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。また、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光をリサイクル光として活用するので、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を実現することが出来る。

また、このリサイクル板はリサイクル光の偏光を解消または変更する機能を備えていることを特徴とする。

また、リサイクル板は、リサイクル光を拡散反射する拡散反射板によって成ることを特
徴とする。また、リサイクル板は、リサイクル光の偏光軸を略９０度回転させて反射する１／２波長板と反射板によって成ることを特徴とする。

これにより、リサイクル板は拡散反射板によって成るので、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光を拡散（偏光解消）して光源ミラーに戻すことが出来、失われるはずの反射型偏光板からの反射光を有効活用して、輝度の高い高画質なプロジェクション装置を提供することが出来る。

または、リサイクル板は、１／２波長板と反射板によって成るので、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光の偏光軸が９０度回転したリサイクル光になり、且つ、このリサイクル光の光路を広げずに偏光を変更して無駄なく光源部に戻すことが出来、光利用効率を高めて、輝度の高い高画質なプロジェクション装置を提供することが出来る。

また、第１の反射型偏光板と第１の吸収型偏光板の透過偏光軸は略平行に配設され、第２の反射型偏光板と第２の吸収型偏光板の透過偏光軸は略平行に配設されることを特徴とする。

これにより、第１の吸収型偏光板は第１の反射型偏光板の作用によって透過偏光軸に略平行な光だけが入射されるので、第１の吸収型偏光板による発熱がほとんど生じない。また同様に、第２の吸収型偏光板は第２の反射型偏光板の作用によって透過偏光軸に略平行な光だけが入射されるので、第２の吸収型偏光板による発熱がほとんど生じない。また、吸収型偏光板と反射型偏光板がそれぞれ積層されることにより、優れた偏光度を得ることが出来るので、コントラストの高い高画質の画像を表示することが出来る。

また、第１及び第２の吸収型偏光板は、光源と投影レンズを結ぶ光軸に対して略直角に配設され、第１及び第２の反射型偏光板は、光軸に対して所定の角度で傾斜して配設されることを特徴とする。

これにより、第１及び第２の反射型偏光板は、光軸に対して所定の角度で傾斜しているので、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光を光軸から外してリサイクル光として有効に活用し、光利用効率を高めることが出来る。また、第２の反射型偏光板からの反射光は液晶パネルに戻ることがないので、液晶パネルの誤動作や劣化を防いで信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。

また、光源部は光源からの光を反射して略平行な出射光を出射する光源ミラーを備えていることを特徴とする。また、リサイクル光は、光源ミラーによって反射され、再び液晶パネルに入射されることを特徴とする。

これにより、第１及び第２の反射型偏光板からの反射光は、リサイクル光として光源ミラーに戻されて、再び液晶パネルに入射されるので、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を実現することが出来る。また、第２の反射型偏光板からの反射光がリサイクル光として戻される作用により、黒の比率の多い画像では、リサイクル光が増えて白がより明るくなる。また、白の比率の多い画像では、リサイクル光が減少して白飛びを抑える方向に働くので、画像の状況に合わせて最適化出来る自動輝度調整機能を備えたプロジェクション装置を提供することが出来る。

また、リサイクル板は、第１の反射型偏光板からの反射光を光源部にリサイクル光として戻す第１のリサイクル板と、第２の反射型偏光板からの反射光を光源ミラーにリサイクル光として戻す第２のリサイクル板と、によって構成されることを特徴とする。

これにより、第１の反射型偏光板からの反射光と第２の反射型偏光板からの反射光をそれぞれ個別のリサイクル板によって光源部に戻すことが出来るので、リサイクル光の光路調整が容易で、且つ、リサイクル率に優れた効率の良いプロジェクション装置を実現出来る。

上記の如く本発明によれば、第１及び第２の反射型偏光板によって第１及び第２の吸収型偏光板、すなわち、入射側偏光板と出射側偏光板の両方の発熱を抑えるので、冷却ファンの小型化、偏光板の長寿命を実現出来、小型で信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。また、第１及び第２の反射型偏光板からのそれぞれの反射光をリサイクル光として活用するので、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を実現することが出来る。

以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の実施例１のプロジェクション装置全体の概略構成を示す側面説明図である。図２は本発明の実施例１のプロジェクション装置の透過偏光軸と反射偏光軸を説明する斜視図である。図３は本発明の実施例１のプロジェクション装置の作用を説明する側面説明図である。図４は本発明の実施例２のプロジェクション装置全体の概略構成を示す側面説明図である。図５は本発明の実施例３のプロジェクション装置の主要部分の概略構成を示す側面説明図である。

まず、本発明の実施例１としてのプロジェクション装置の概略構成を図１に基づいて説明する。ここで、実施例１の特徴は、２枚の反射型偏光板に対応してリサイクル板として２枚の拡散反射板を有することである。図１において、１は本発明の実施例１のプロジェクション装置である。２は光源であり、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤなどによって構成され、強力な出射光Ｈ１を出射する。３は光源ミラーであり、光源２からの出射光Ｈ１を反射し、プロジェクション装置１の光軸Ｌ１に沿って略平行な出射光Ｈ２を出射する。光源部は光源２と光源ミラー３とで構成されている。

４は第１の反射型偏光板であり、屈折率の異なる薄膜を多層した構造、または、ガラス基板にアルミニウムなどの反射膜を、例えば０．３μｍピッチでストライプ状に形成した構造などを有している。この反射型偏光板４は、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しており、また、透過偏光軸と、この透過偏光軸に直交する反射偏光軸とを有している。すなわち、透過偏光軸に平行な直線偏光は透過し、反射偏光軸に平行な直線偏光は反射する特性を備えている。

５は第１の吸収型偏光板であり、例えば、ヨウ素や二色性色素を延伸したフィルムに染色した構造であり、透過偏光軸に平行な直線偏光は透過し、透過偏光軸に直交する直線偏光は吸収する特性を備えている。この第１の吸収型偏光板５は、光軸Ｌ１に対して直角に配設されている。尚、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸は、同一方向、すなわち、平行に配設される。

６は液晶パネルであり、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５とを透過した光を、図示しない制御回路からの画像信号に応じて変調し透過する透過型の液晶パネルである。この液晶パネル６の液晶材料は、ツイストネマティック液晶（以下、ＴＮ液晶と略す）、または、強誘電性液晶や反強誘電性液晶などの液晶材料を用いることが出来る。

７は第２の反射型偏光板であり、第１の反射型偏光板４と同様な構造であり、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しており、透過偏光軸に平行な直線偏光は透過し、直交する反
射偏光軸に平行な直線偏光は反射する特性を備えている。

８は第２の吸収型偏光板であり、第１の吸収型偏光板５と同様な構造であり、透過偏光軸に平行な直線偏光は透過し、透過偏光軸に直交する直線偏光は吸収する特性を備えている。この第２の吸収型偏光板８は、光軸Ｌ１に対して直角に配設されている。尚、第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸は、平行に配設される。また、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸は、第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸に対して、直交するように配設される。

９は投影レンズであり、光軸Ｌ１上に配設され、液晶パネル６によって変調された光を光学的に拡大し、スクリーン１０上に拡大投影して大画面の画像を表示することが出来る。

１１は第１のリサイクル板としての拡散反射板であり、第１の反射型偏光板４からの反射光を入射し、リサイクル光Ｒ１として光源ミラー３に戻す位置に配設される。また、同じく１２は第２のリサイクル板としての拡散反射板であり、第２の反射型偏光板７からの反射光を入射し、リサイクル光Ｒ２として光源ミラー３に戻す位置に配設される。尚、拡散反射板１１、１２は、平面形状として図示しているが、これに限定されず、効率よく反射するために、例えば、その反射面は凹面形状であっても良い。

このように、本発明のプロジェクション装置１は、光源２と光源ミラー３を基点として、第１の反射型偏光板４、第１の吸収型偏光板５、液晶パネル６、第２の反射型偏光板７、第２の吸収型偏光板８、投影レンズ９、スクリーン１０の順序で各光学部品が配設されている。また、各光学部品は、光軸Ｌ１に沿って配設されるが、光軸Ｌ１は直線に限定されず、例えば、投影レンズ９とスクリーン１０の間にミラー（図示せず）を配設して光軸を折り曲げるならば、装置の更なる小型化薄型化を実現出来る。尚、プロジェクション装置１には、装置を冷却するために冷却ファンなどの冷却手段が必要であるが、ここでの説明は省略する。

次に図２に基づいて、本発明の実施例１のプロジェクション装置１に配設される各偏光板の透過偏光軸、及び反射偏光軸を説明する。図２において、前述した如く、本実施例のプロジェクション装置１は、光源２から光軸Ｌ１に沿って、第１の反射型偏光板４、第１の吸収型偏光板５、液晶パネル６、第２の反射型偏光板７、第２の吸収型偏光板８の順序で、各偏光板と液晶パネル６が配設されている。すなわち、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５が液晶パネル６の入射側偏光板として機能し、また、第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８が液晶パネル６の出射側偏光板として機能する。

ここで、Ｔ１は第１の反射型偏光板４の透過偏光軸の方向を示しており、Ｔ２は第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸の方向を示している。すなわち、第１の反射型偏光板４の透過偏光軸Ｔ１と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸Ｔ２は平行に配設されている。また、Ｆ１は第１の反射型偏光板４の反射偏光軸の方向を示しており、透過偏光軸Ｔ１と直交している。

次に、Ｔ３は第２の反射型偏光板７の透過偏光軸の方向を示しており、Ｔ４は第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸の方向を示している。すなわち、第２の反射型偏光板７の透過偏光軸Ｔ３と第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸Ｔ４は平行に配設されている。そして、透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２と透過偏光軸Ｔ３、Ｔ４は、直交している。また、Ｆ３は第２の反射型偏光板７の反射偏光軸の方向を示しており、透過偏光軸Ｔ３と直交している。

このように、液晶パネル６の入射側偏光板の透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２と、出射側偏光板の
透過偏光軸Ｔ３、Ｔ４を直交させることにより、後述する液晶パネル６の動作によって光源２からの出射光Ｈ２を変調することが出来る。また、第１の反射型偏光板４と第２の反射型偏光板７のそれぞれの反射偏光軸Ｆ１、Ｆ３に平行な光は反射光Ｈ２Ｓ、Ｈ３Ｐとなって反射され、リサイクル光として光利用効率を高めることが出来る。

尚、本実施例において、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２は光軸Ｌ１に対して水平に配設され、第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸Ｔ３、Ｔ４は光軸Ｌ１に対して垂直に配設されているが、これに限定されず、例えば、透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２が垂直で、透過偏光軸Ｔ３、Ｔ４が水平でも良い。

次に図３に基づいて、本発明の実施例１のプロジェクション装置１の作用を説明する。図３は、図１のプロジェクション装置１の主要部分の概略構成を示している。図３において、光源２から出射される出射光Ｈ１の大部分は、光源ミラー３によって反射され、光軸Ｌ１に沿ってほぼ平行な出射光Ｈ２として出射される。

次に、この出射光Ｈ２は第１の反射型偏光板４に入射され、この第１の反射型偏光板４の透過偏光軸Ｔ１に平行な直線偏光Ｈ２Ｐは、第１の反射型偏光板４を透過する。しかし、第１の反射型偏光板４の透過偏光軸Ｔ１に直交する光、すなわち、反射偏光軸Ｆ１に平行な直線偏光は反射光Ｈ２Ｓとして反射する。ここで、第１の反射型偏光板４は、前述した如く、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ２Ｓは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。

そして、反射光Ｈ２Ｓが出射される位置に拡散反射板１１が配置されているので、反射光Ｈ２Ｓは、拡散反射板１１によって拡散（偏光解消）されて反射し、リサイクル光Ｒ１として、再び、光源ミラー３に戻される。すなわち、第１の反射型偏光板４によって反射される反射光Ｈ２Ｓは直線偏光であるが、拡散反射板１１によって偏光解消された拡散光（リサイクル光Ｒ１）として光源ミラー３に戻される。これにより、リサイクル光Ｒ１は光源ミラー３によって反射され、出射光Ｈ２に加えられて再び液晶パネル６に向かって出射される。

次に、第１の反射型偏光板４を透過した直線偏光Ｈ２Ｐは、第１の吸収型偏光板５に入射される。ここで、前述した如く、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２は平行に配設されているので、第１の反射型偏光板４の透過偏光軸Ｔ１を透過した直線偏光Ｈ２Ｐが第１の吸収型偏光板５に入射されると、直線偏光Ｈ２Ｐは、第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸Ｔ２に対しても平行であるので、直線偏光Ｈ２Ｐの大部分は第１の吸収型偏光板５を透過して直線偏光Ｈ２Ｐ´として液晶パネル６の入射面６ａに入射される。

ここで、第１の吸収型偏光板５の偏光度は、第１の反射型偏光板４の偏光度より優れているので、第１の吸収型偏光板５を透過した直線偏光Ｈ２Ｐ´は、直線偏光Ｈ２Ｐより優れた偏光特性を有している。また、第１の吸収型偏光板５が吸収する光（透過偏光軸Ｔ２から外れた光）は僅かであるので、第１の吸収型偏光板５の発熱量は少ない。

次に、液晶パネル６に入射された直線偏光Ｈ２Ｐ´は、前述した如く、画像信号に応じて変調され、変調光Ｈ３として液晶パネル６の出射面６ｂから出射される。ここで、液晶パネル６の液晶材料にＴＮ液晶が用いられるならば、液晶パネル６への印加電圧ＯＦＦ（すなわち、零ボルト）で変調光Ｈ３は液晶パネル６によって偏光が９０度旋光する。また、液晶パネル６への印加電圧ＯＮで変調光Ｈ３は旋光せず、液晶パネル６をスルーする。

この結果、液晶パネル６が印加電圧ＯＦＦである場合は、変調光Ｈ３は直線偏光Ｈ２Ｐ
´に対して９０度旋光した直線偏光となる。そして、第２の反射型偏光板７の透過偏光軸Ｔ３が、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５の透過偏光軸Ｔ１、Ｔ２に対して直交しているので、液晶パネル６によって９０度旋光した変調光Ｈ３は、第２の反射型偏光板７の透過偏光軸Ｔ３に対して平行となり、第２の反射型偏光板７を透過して直線偏光Ｈ３Ｓとして出射される。また、第２の吸収型偏光板８の透過偏光軸Ｔ４も第２の反射型偏光板７の透過偏光軸Ｔ３と平行であるので、直線偏光Ｈ３Ｓの大部分は第２の吸収型偏光板８を透過し、直線偏光Ｈ３Ｓ´として出射される。

ここで、第２の吸収型偏光板８の偏光度は、第２の反射型偏光板７の偏光度より優れているので、第２の吸収型偏光板８を透過した直線偏光Ｈ３Ｓ´は、直線偏光Ｈ３Ｓより優れた偏光特性を有している。また、第２の吸収型偏光板８が吸収する光（透過偏光軸Ｔ４から外れた光）は僅かであるので、第２の吸収型偏光板８の発熱量も少ない。

また、液晶パネル６が印加電圧ＯＮである場合は、変調光Ｈ３は直線偏光Ｈ２Ｐ´がスルーした光となる。これにより、変調光Ｈ３は第２の反射型偏光板７の反射偏光軸Ｆ３に平行となるので反射光Ｈ３Ｐとして反射する。ここで、第２の反射型偏光板７は、前述した如く、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ３Ｐは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。そして、反射光Ｈ３Ｐが出射される位置に拡散反射板１２が配置されているので、反射光Ｈ３Ｐは、拡散反射板１２によって拡散（偏光解消）されて反射し、リサイクル光Ｒ２として、再び、光源ミラー３に戻される。

すなわち、第２の反射型偏光板７によって反射される反射光Ｈ３Ｐは直線偏光であるが、拡散反射板１２によって偏光解消された拡散光（リサイクル光Ｒ２）として光源ミラー３に戻される。これにより、リサイクル光Ｒ２は光源ミラー３によって反射され、出射光Ｈ２に加えられて再び液晶パネル６に向かって出射される。

尚、前述の第２の吸収型偏光板８から出射される直線偏光Ｈ３Ｓ´が投影レンズ９（図１参照）によって拡大され、スクリーン１０に投影されて画像を表示する。また、この直線偏光Ｈ３Ｓ´は、前述した如く、優れた偏光特性を有しているので、コントラストに優れた高画質の画像を表示することが出来る。

このように、第１の吸収型偏光板５は第１の反射型偏光板４の作用によって透過偏光軸に略平行な光だけが入射されるので、第１の吸収型偏光板５による発熱がほとんど生じない。また、同様に、第２の吸収型偏光板８は第２の反射型偏光板７の作用によって透過偏光軸に略平行な光だけが入射されるので、第２の吸収型偏光板８による発熱もほとんど生じない。この結果、装置全体の発熱量を削減でき、冷却ファンの小型化、偏光板の長寿命化を実現出来、小型で信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。

また、第１及び第２の反射型偏光板４、７の反射偏光軸Ｆ１、Ｆ３に平行な光は、反射されて反射光Ｈ２Ｓ、Ｈ３Ｐとなり、リサイクル板１１、１２によってリサイクル光Ｒ１、Ｒ２として光源ミラー３に戻される。これにより、プロジェクション装置１の光学系の中で失われるはずの光を有効利用出来、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を実現することが出来る。このリサイクル光Ｒ１、Ｒ２による画像の輝度アップは、実験により従来の光学系と比較して１．５〜１．７倍程度になることが確かめられている。

また、第１の反射型偏光板４と第１の吸収型偏光板５、及び、第２の反射型偏光板７と第２の吸収型偏光板８がそれぞれ積層されることにより、光学系を透過した直線偏光Ｈ３Ｓ´は、優れた偏光度を得ることが出来るので、コントラストの高い高画質の画像を表示することが出来る。

また、第２の反射型偏光板７からの反射光Ｈ３Ｐがリサイクル光Ｒ２として戻される作用により、黒の比率の多い画像では、リサイクル光Ｒ２が増えて白がより明るくなり、また、白の比率の多い画像では、リサイクル光Ｒ２が減少して白飛びを抑える方向に働くので、画像の状況に合わせて最適化出来る自動輝度調整機能を備えた高画質のプロジェクション装置を提供することが出来る。

また、出射側の第２の反射型偏光板７からの反射光Ｈ３Ｐを光軸Ｌ１から外して反射させているので、液晶パネル６への戻り光を防ぐことが出来、液晶パネル６の誤動作や劣化を防いで信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。

次に、本発明のプロジェクション装置の実施例２の概略構成を図４に基づいて説明する。ここで、実施例２の特徴は、２枚の反射型偏光板に対して１枚の拡散反射板を有することである。尚、実施例１のプロジェクション装置と同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。図４において、２０は本発明の実施例２のプロジェクション装置である。

このプロジェクション装置２０を構成する光源２、光源ミラー３、第１の反射型偏光板４、第１の吸収型偏光板５、液晶パネル６、第２の反射型偏光板７、第２の吸収型偏光板８、投影レンズ９、スクリーン１０は、実施例１と同様であるので説明は省略する。２１はリサイクル板としての拡散反射板であり、第１の反射型偏光板４と第２の反射型偏光板７からの両方の反射光を入射する位置に配設されている。尚、拡散反射板２１は平面形状として図示しているが、これに限定されず、効率よく拡散反射するために、例えば、その反射面は凹面形状であっても良い。

次に、実施例２の作用を説明する。尚、実施例１と共通する作用は説明を省略する。図４において、第１の反射型偏光板４の反射偏光軸Ｆ１に平行な直線偏光は反射光Ｈ２Ｓとして反射する。ここで、第１の反射型偏光板４は、実施例１と同様に、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ２Ｓは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。また、第２の反射型偏光板７の反射偏光軸Ｆ３に平行な直線偏光は反射光Ｈ３Ｐとして反射する。ここで、第２の反射型偏光板７は、実施例１と同様に、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ３Ｐは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。

そして、反射光Ｈ２Ｓと反射光Ｈ３Ｐが出射される位置に拡散反射板２１が配置されることにより、反射光Ｈ２Ｓは、拡散反射板２１によって拡散（偏光解消）されて反射し、リサイクル光Ｒ１として、再び、光源ミラー３に戻される。また同様に、反射光Ｈ３Ｐは、拡散反射板２１によって拡散（偏光解消）されて反射し、リサイクル光Ｒ２として、再び、光源ミラー３に戻される。これにより、リサイクル光Ｒ１、Ｒ２は光源ミラー３によって反射され、出射光Ｈ２に加えられて再び液晶パネル６に向かって出射される。

このように、実施例２のプロジェクション装置２０は、実施例１と同様の作用を実現できるので、発熱量が少なく、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を提供することが出来る。尚、本実施例は、第１の反射型偏光板４と第２の反射型偏光板７からの反射光Ｈ２Ｓ、Ｈ３Ｐを１枚の拡散反射板２１で拡散反射させるので、第１の反射型偏光板４と第２の反射型偏光板７の傾きの調整が微妙であり、また、拡散反射板２１の面積がやや大きくなる可能性がある。しかし、拡散反射板を１枚で構成できるので、装置のコストダウンが可能となるメリットを有している。

次に、本発明のプロジェクション装置の実施例３の概略構成を図５に基づいて説明する。ここで、実施例３の特徴は、２枚の反射型偏光板に対応して、リサイクル板として２組の１／２波長板と反射板を有することである。尚、実施例１のプロジェクション装置と同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。図５において、３０は本発明の実施例３のプロジェクション装置の主要部分である。

このプロジェクション装置３０を構成する光源２、光源ミラー３、第１の反射型偏光板４、第１の吸収型偏光板５、液晶パネル６、第２の反射型偏光板７、第２の吸収型偏光板８などは、実施例１と同様であるので説明は省略する。３１は第１のリサイクル板としての１／２波長板であり、３２は第１のリサイクル板としての反射板である。この１／２波長板３１と反射板３２は、第１の反射型偏光板４からの反射光を入射する位置に配設されている。そして、反射板３２は、後述するリサイクル光が光源ミラー３に戻るように傾きが調整されている。

また、３３は第２のリサイクル板としての１／２波長板であり、３４は第２のリサイクル板としての反射板である。この１／２波長板３３と反射板３４は、第２の反射型偏光板７からの反射光を入射する位置に配設されている。そして、反射板３４は、後述するリサイクル光が光源ミラー３に戻るように傾きが調整されている。ここで、１／２波長板３１、３３は、位相差フィルム、水晶、または液晶パネル等で構成することが出来る。

次に、実施例３の作用を説明する。尚、実施例１と共通する作用は説明を省略する。図５において、第１の反射型偏光板４の反射偏光軸Ｆ１に平行な直線偏光は反射光Ｈ２Ｓとして反射する。ここで、第１の反射型偏光板４は、実施例１と同様に、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ２Ｓは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。また、第２の反射型偏光板７の反射偏光軸Ｆ３に平行な直線偏光は反射光Ｈ３Ｐとして反射する。ここで、第２の反射型偏光板７は、実施例１と同様に、光軸Ｌ１に対して所定の角度で傾斜しているので、反射光Ｈ３Ｐは、光軸Ｌ１の外部に出射されることになる。

そして、反射光Ｈ２Ｓが出射される位置に１／２波長板３１と反射板３２が配設されることにより、反射光Ｈ２Ｓは、まず１／２波長板３１を透過して偏光が９０度回転された反射光Ｈ２Ｓ´となる。そして、反射光Ｈ２Ｓ´は、反射板３２に入射して反射され、リサイクル光Ｒ３として、再び、光源ミラー３に戻される。これにより、リサイクル光Ｒ３は光源ミラー３によって反射され、出射光Ｈ２に加えられて再び液晶パネル６に向かって出射される。

また、反射光Ｈ３Ｐが出射される位置に１／２波長板３３と反射板３４が配設されることにより、反射光Ｈ３Ｐは、まず１／２波長板３３を透過して偏光が９０度回転された反射光Ｈ３Ｐ´となる。そして、反射光Ｈ３Ｐ´は、反射板３４に入射して反射され、リサイクル光Ｒ４として、再び、光源ミラー３に戻される。これにより、リサイクル光Ｒ４は光源ミラー３によって反射され、出射光Ｈ２に加えられて再び液晶パネル６に向かって出射される。

このように、実施例３のプロジェクション装置３０は、実施例１と同様の作用を実現できるので、発熱量が少なく、光利用効率に優れた輝度の高い高画質なプロジェクション装置を提供することが出来る。また、１／２波長板＋反射板の構成により、リサイクル光Ｒ３，Ｒ４の光路を広げずに無駄なく光源ミラー３に戻すことが出来るので、実施例１と比較して更に光利用効率を高めることも可能である。

尚、実施例３においては、リサイクル板としての１／２波長板＋反射板を２組で構成しているが、この構成に限定されず、実施例２のように、２枚の反射型偏光板に対して１組の１／２波長板＋反射板で構成しても良い。すなわち、二つの反射光Ｈ２Ｓ、Ｈ３Ｐを１組の１／２波長板＋反射板に入射させて光源ミラー３に戻しても、実施例３と同様な効果を有するプロジェクション装置を実現することが出来る。

以上のように本発明は、第１及び第２の反射型偏光板によって、入射側偏光板である第１の吸収型偏光板と出射側偏光板である第２の吸収型偏光板の両方の発熱を抑えることが出来るので、冷却ファンの小型化、偏光板の長寿命化を実現出来、小型で信頼性に優れたプロジェクション装置を提供することが出来る。また、第１及び第２の反射型偏光板からのそれぞれの反射光をリサイクル板によってリサイクル光として活用するので、光の損失が極めて少ない光利用効率に優れた高輝度で高画質なプロジェクション装置を実現することが出来る。

尚、本発明の実施例で示した構成は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更することが出来る。また、本発明の実施例に採用した液晶パネルは透過型として構成したが、これに限定されず、反射型の液晶パネルによるプロジェクション装置であっても、本発明は適応する。

本発明の実施例１のプロジェクション装置全体の概略構成を示す側面説明図である。 本発明の実施例１のプロジェクション装置の透過偏光軸と反射偏光軸を説明する斜視図である。 本発明の実施例１のプロジェクション装置の作用を説明する側面説明図である。 本発明の実施例２のプロジェクション装置全体の概略構成を示す側面説明図である。 本発明の実施例３のプロジェクション装置の主要部分の概略構成を示す側面説明図である。 特許文献１による従来のプロジェクション装置の概略構成を示す側面説明図である。 特許文献２による従来のプロジェクション装置の概略構成を示す側面説明図である。

符号の説明

１、２０、３０ プロジェクション装置
２ 光源
３ 光源ミラー
４ 第１の反射型偏光板
５ 第１の吸収型偏光板
６ 液晶パネル
６ａ 入射面
６ｂ 出射面
７ 第２の反射型偏光板
８ 第２の吸収型偏光板
９ 投影レンズ
１０ スクリーン
１１、１２、２１ 拡散反射板
３１、３３ １／２波長板
３２、３４ 反射板
Ｌ１ 光軸
Ｈ１、Ｈ２ 出射光
Ｈ２Ｓ、Ｈ３Ｐ、Ｈ２Ｓ´、Ｈ３Ｐ´ 反射光
Ｈ２Ｐ、Ｈ２Ｐ´、Ｈ３Ｓ、Ｈ３Ｓ´ 直線偏光
Ｈ３ 変調光
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ リサイクル光
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ 透過偏光軸
Ｆ１、Ｆ３ 反射偏光軸

Claims (9)

1. 光源を備えた光源部と、該光源部からの出射光を変調する液晶パネルと、この液晶パネルによって変調された光を拡大投影するための投影レンズと、
   を備えたプロジェクション装置であって、
   前記光源部と前記液晶パネルとの間に第１の反射型偏光板と第１の吸収型偏光板とを配設し、前記液晶パネルと前記投影レンズとの間に第２の反射型偏光板と第２の吸収型偏光板とを配設し、前記第１及び第２の反射型偏光板からの反射光を前記光源部にリサイクル光として戻すリサイクル板が配設されることを特徴とするプロジェクション装置。
2. 前記リサイクル板は前記リサイクル光の偏光を解消または変更する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクション装置。
3. 前記リサイクル板は、前記リサイクル光を拡散反射する拡散反射板によって成ることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクション装置。
4. 前記リサイクル板は、前記リサイクル光の偏光軸を略９０度回転させて反射する１／２波長板と反射板によって成ることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクション装置。
5. 前記第１の反射型偏光板と前記第１の吸収型偏光板の透過偏光軸は略平行に配設され、前記第２の反射型偏光板と前記第２の吸収型偏光板の透過偏光軸は略平行に配設されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクション装置。
6. 前記第１及び第２の吸収型偏光板は、前記光源と前記投影レンズを結ぶ光軸に対して略直角に配設され、前記第１及び第２の反射型偏光板は、前記光軸に対して所定の角度で傾斜して配設されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプロジェクション装置。
7. 前記光源部は、前記光源からの光を反射して略平行な前記出射光を出射する光源ミラーを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクション装置。
8. 前記リサイクル光は、前記光源ミラーによって反射され、再び前記液晶パネルに入射されることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクション装置。
9. 前記リサイクル板は、前記第１の反射型偏光板からの反射光を前記光源部に前記リサイクル光として戻す第１のリサイクル板と、前記第２の反射型偏光板からの反射光を前記光源ミラーに前記リサイクル光として戻す第２のリサイクル板と、によって構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のプロジェクション装置。

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