JP2009276586A - 映像プロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像表示素子として反射型液晶パネルを用いる映像プロジェクション装置において、偏光変換素子を不要にしながら、光の利用効率を向上する。
【解決手段】映像プロジェクション装置であって、その映像表示素子として２枚の反射型液晶パネル１１・１２を備える光学エンジンを搭載している。具体的には、２枚の反射型液晶パネル１１・１２は、偏光ビームスプリッターを介して、それらの中心垂線が互いに直交させて配置される。そして、反射型液晶パネル１１・１２はカラーフィールドシーケンシャル駆動制御される。さらに、２枚の反射型液晶パネル１１・１２は全く同じ映像信号で同期駆動制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像表示素子として反射型液晶パネルを用いる映像プロジェクション装置に関する。

最近の映像プロジェクターには高精細化、小型化が求められているが、このような目的には、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ；Liquid Crystal On Silicon）の単板システムが適している（例えば特許文献１参照）。
しかし、ＬＣＯＳは、照明光に直線偏光を使用しなければならず、ランダム偏光で照明できるＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)型反射パネルに比べると、明るさや偏光光学素子のコストの面で不利であった。
特開平１０−１０４６７号公報

単板カラーフィールドシーケンシャル駆動制御可能なＬＣＯＳは、小型・高精細を狙った映像プロジェクターの光学エンジンには適しているが、ＭＥＭＳ型反射パネルと比較すると、高コスト・光量不足といったデメリットがあった。その主な原因は、光源光は通常ランダム偏光なのに、液晶パネルがスイッチング可能な光は直線偏光に限られることにある。このため、光の利用効率を向上するために高価な偏光変換素子を用いる必要があったが、その効果は十分とは言えなかった。

本発明の課題は、映像表示素子として反射型液晶パネルを用いる映像プロジェクション装置において、偏光変換素子を不要にしながら、光の利用効率を向上することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、映像表示素子として２枚の反射型液晶パネルを備える光学エンジンを搭載している映像プロジェクション装置を特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の映像プロジェクション装置であって、前記２枚の反射型液晶パネルは、偏光ビームスプリッターを介して、それらの中心垂線が互いに直交させて配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の映像プロジェクション装置であって、前記反射型液晶パネルはそれぞれ独立にカラーフィールドシーケンシャル駆動制御可能なことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の映像プロジェクション装置であって、前記２枚の反射型液晶パネルは全く同じ映像信号で同期駆動制御されることを特徴とする。

本発明によれば、高コストな偏光変換素子が不要になり、光の利用効率が高くて明るい映像プロジェクター用光学エンジンを低コストで実現できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は本発明を適用した映像プロジェクション装置の一実施形態の構成として映像プロジェクター用光学エンジンの構成を示したもので、１・２・３はＬＥＤ光源、４は三原色合成素子、５は照明均一化素子、６はフィールドレンズ、７は集光レンズ、８は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ；Polarizing Beam Splitter、以下、ＰＢＳと呼ぶ）、９は１／２波長板、１１・１２は反射型液晶パネル（以下、ＬＣＯＳと呼ぶ）、１３は投射レンズである。

光源は、光の三原色に対応する赤色（Ｒ）ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１、緑色（Ｇ）ＬＥＤ２及び青色（Ｂ）ＬＥＤ３から構成されている。これら三原色の赤色（Ｒ）ＬＥＤ１、緑色（Ｇ）ＬＥＤ２及び青色（Ｂ）ＬＥＤ３から出射された各原色光は、三原色合成素子４でそれぞれの放射光軸を一致させられた後、照明均一化素子５、フィールドレンズ６、集光レンズ７を通ってＰＢＳ８へ入射する。

このＰＢＳ８へ入射した照明光はランダム偏光状態なので、その照明光のＳ偏光成分はＬＣＯＳ１１へ、Ｐ偏光成分は１／２波長板９を通ってＳ偏光となりＬＣＯＳ１２へ分離して夫々進行し、夫々のパネルを照明する。なお、２枚のＬＣＯＳ１１・１２は、図示のように、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ８）を介して、それらの中心垂線が互いに直交させて配置されており、さらに各々が単独でカラーフィールドシーケンシャル表示が可能なものである。また、補正板１４は１／２波長板９での光路長の変化を補正するために挿入したものである。

すなわち、ＬＣＯＳ１１は照明光のＳ偏光成分をスイッチングする一方、ＬＣＯＳ１２は照明光のＰ偏光成分をスイッチングする。従って、ＬＣＯＳ１１からＰＢＳ８へ戻る映像光はＰ偏光状態であり、逆に、ＬＣＯＳ１２から再び１／２波長板９を通ってＰＢＳ８へ戻る映像光はＳ偏光状態である。

これら直交する偏光状態にある映像光は、ＰＢＳ８面で合成されてランダム偏光となって投射レンズ１３へ向けて入射する。

ここで、実施形態のＬＣＯＳ光学エンジンは、従来の単板カラーフィールドシーケンシャルＬＣＯＳ光学エンジンとの対比において、以下の３点の相違がある。
（１）独立して動作する全く同等のカラーフィールドシーケンシャル駆動制御可能な２枚のＬＣＯＳ１１・１２を使用している。
（２）２枚のＬＣＯＳ１１・１２を全く同じ映像信号で同期駆動制御する。
（３）偏光変換素子が不要である。

また、実施形態では、照明光の偏光状態がランダムである点と、２枚のＬＣＯＳ１１・１２が扱う映像信号が全く同じという点において、前述した特許文献１のものとは基本的に異なる。

以上、実施形態の光学エンジンによれば、全く同じ映像信号でカラーフィールドシーケンシャル同期駆動制御する２枚のＬＣＯＳ１１・１２を使用し、偏光変換素子を使用しないので、光源光の利用効率が高く、ＵＨＰ（Ultra High Performance）ランプに比べ発光量の小さいＬＥＤによる光源でも実用に耐える明るさの映像プロジェクターを低コストで提供することができる。

（変形例）
なお、以上の実施形態においては、ＬＥＤ光源としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＵＨＰランプの場合でも当然有効である。
さらに、本発明の実施形態が偏光方式の立体視用プロジェクターの光学エンジンとして使用可能なことは説明を要しない。
また、その他、ＰＢＳの代わりにワイヤーグリッド偏光子を使うなど、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した映像プロジェクション装置の一実施形態の構成を示すもので、映像プロジェクター用光学エンジンの構成を説明する概略構成図である。

符号の説明

１・２・３ 光源（ＬＥＤ）
４ 三原色合成素子
５ 照明均一化素子
６ フィールドレンズ
７ 集光レンズ
８ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
９ １／２波長板
１１・１２ 反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）
１３ 投射レンズ
１４ 補正板

Claims (4)

1. 映像表示素子として２枚の反射型液晶パネルを備える光学エンジンを搭載していることを特徴とする映像プロジェクション装置。
2. 前記２枚の反射型液晶パネルは、偏光ビームスプリッターを介して、それらの中心垂線が互いに直交させて配置されることを特徴とする請求項１に記載の映像プロジェクション装置。
3. 前記反射型液晶パネルはそれぞれ独立にカラーフィールドシーケンシャル駆動制御可能なことを特徴とする請求項１または２に記載の映像プロジェクション装置。
4. 前記２枚の反射型液晶パネルは全く同じ映像信号で同期駆動制御されることを特徴とする請求項３に記載の映像プロジェクション装置。

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