JP2010014926A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変調装置を備えるプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector including a light modulation device.
光変調装置として液晶ライトバルブを組み込んだタイプのプロジェクタにおいて、通常
、液晶パネルの入射面側及び射出面側には偏光素子が配置される。例えば、入射側及び射
出側のいずれかの偏光板の熱負荷を低減するために、当該偏光板の前段にプレ偏光板を用
いる構成がある。なお、プレ偏光板は、熱配分の観点から直交状態での透過率約30〜5
0%のものが一般的である。
In a projector of a type incorporating a liquid crystal light valve as a light modulation device, polarizing elements are usually arranged on the incident surface side and the emission surface side of the liquid crystal panel. For example, there is a configuration in which a pre-polarizing plate is used in front of the polarizing plate in order to reduce the thermal load on the polarizing plate on either the incident side or the emission side. The pre-polarizing plate has a transmittance of about 30 to 5 in an orthogonal state from the viewpoint of heat distribution.
0% is common.
プレ偏光板として、吸収型の有機偏光素子が従来多く用いられているが、吸収型の有機
偏光素子は、耐光性及び耐熱性に劣り寿命が短いという問題がある。
As the pre-polarizing plate, an absorptive organic polarizing element is conventionally used in many cases. However, the absorptive organic polarizing element has a problem that it is inferior in light resistance and heat resistance and has a short life.
このような問題を解消すべく、液晶パネルの入射面側のプレ偏光板として反射型の無機
偏光素子を用いることにより偏光素子の耐光性や耐熱性を向上させるものが知られている
。例えば、無機材料からなる偏光分離部を含むことにより偏光分離素子の耐熱性を改善し
、さらに偏光分離素子において複数の偏光分離部を設けることにより偏光分離素子のコン
トラストを改善するものがある(特許文献1参照)。
In order to solve such problems, it is known to improve the light resistance and heat resistance of a polarizing element by using a reflective inorganic polarizing element as a pre-polarizing plate on the incident surface side of the liquid crystal panel. For example, there is one that improves the heat resistance of the polarization separation element by including a polarization separation portion made of an inorganic material, and further improves the contrast of the polarization separation element by providing a plurality of polarization separation portions in the polarization separation element (patent) Reference 1).
また、反射光が他の光学素子に悪影響を及ぼすことを防ぐために、液晶素子の前段にあ
る反射型偏光板を傾けて配置するものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1のようなプレ偏光板を液晶パネルの射出側に設けると、反射
型の無機偏光素子で反射した光が、液晶パネルに影響を及ぼすという問題が生じる。
However, when the pre-polarizing plate as in
また、特許文献2のように反射型の偏光板を傾ける方法を液晶パネルの射出側に適用す
ることも考えられるが、反射型の偏光板での反射による迷光の問題が発生すると考えられ
る。
In addition, it is conceivable to apply a method of tilting the reflective polarizing plate as in
そこで、本発明は、迷光の発生を低減しつつ投射画像のコントラスト劣化を低減するこ
とができるプロジェクタを提供することを目的とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a projector that can reduce the deterioration of contrast of a projected image while reducing the occurrence of stray light.
上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、照明光を変調する光変調装
置を備えるプロジェクタであって、光変調装置は、液晶パネルと、液晶パネルの後段に配
置され液晶パネルから射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニ
ック素子とを有し、フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、周期積
層構造の周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対し
て所定角度だけ傾いている。ここで、フォトニック素子は、液晶パネルから射出された変
調光から例えば所定方向の直線偏光成分を取り出すものとできる。
In order to solve the above problems, a projector according to the present invention is a projector including a light modulation device that modulates illumination light, and the light modulation device is disposed in a rear stage of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel and is emitted from the liquid crystal panel. An absorption type photonic element that extracts a predetermined polarization component from the modulated light, and the photonic element has a continuous mountain-and-valley periodic stacked structure in a direction perpendicular to the periodic direction of the periodic stacked structure. Around the extending axis, it is inclined by a predetermined angle with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis. Here, the photonic element can extract, for example, a linearly polarized light component in a predetermined direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panel.
上記プロジェクタでは、偏光素子として吸収型のフォトニック素子を用いることにより
、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができるだけでなく、反射による迷光の発生を
低減することができる。また、フォトニック素子を周期方向に垂直な方向に延びる軸まわ
りに所定角度だけ傾けることにより、フォトニック素子を単純に挿入することによる投射
画像のコントラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタの投射画
像に関して高画質、高信頼性を実現することができる。
In the projector, by using an absorptive photonic element as a polarizing element, not only light resistance and heat resistance can be made relatively high, but also the generation of stray light due to reflection can be reduced. In addition, by tilting the photonic element by a predetermined angle around an axis extending in a direction perpendicular to the periodic direction, it is possible to reduce deterioration in contrast of the projected image due to simple insertion of the photonic element. As a result, high image quality and high reliability can be realized for the projection image of the projector.
例えば、フォトニック素子が、基準面に対して、周期方向に垂直な方向に延びる軸のう
ちシステム光軸を通る吸収軸まわりに0°<θ<45°の範囲で傾いている場合、投射画
像のコントラストの劣化を比較的効率よく低減することができる。
For example, when the photonic element is tilted in the range of 0 ° <θ <45 ° around the absorption axis passing through the system optical axis among the axes extending in the direction perpendicular to the periodic direction with respect to the reference plane, the projected image The contrast degradation can be reduced relatively efficiently.
また、本発明の具体的な態様又は観点では、液晶パネルは、変調光が透過する透過型の
画像表示素子である。また、光変調装置は、液晶パネルの前段に配置され照明光のうち直
線偏光成分を選択的に取り出す第1偏光素子と、液晶パネルの後段に配置され液晶パネル
から射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第2偏光素子とをさらに有し
、フォトニック素子は、液晶パネルと第2偏光素子との間に配置されるプリ偏光素子であ
る。この場合、各偏光素子により照明光の偏光成分のうち所定方向の偏光成分を透過させ
るとともに、他の成分を反射又は吸収することにより排除することができる。また、第2
偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォトニック素子を第2偏光素
子の前段に設けることにより、この第2偏光素子にかかる熱的負荷を低減することができ
る。
Further, in a specific aspect or viewpoint of the present invention, the liquid crystal panel is a transmissive image display element that transmits modulated light. In addition, the light modulation device is arranged at the front stage of the liquid crystal panel to selectively extract the linearly polarized light component from the illumination light, and is linearly polarized from the modulated light emitted from the liquid crystal panel arranged at the rear stage of the liquid crystal panel. The photonic device is a pre-polarization device that is disposed between the liquid crystal panel and the second polarization device. In this case, each polarizing element can transmit a polarized light component in a predetermined direction out of the polarized light components of the illumination light, and can be eliminated by reflecting or absorbing other components. Second
Although there is a tendency that a relatively large thermal load is applied to the polarizing element, the thermal load applied to the second polarizing element can be reduced by providing the photonic element before the second polarizing element.
また、本発明の別の態様によれば、周期方向に垂直な方向は、フォトニック素子の吸収
軸と平行な方向であり、吸収軸は、射出側の偏光方向に垂直な方向に対応する。この場合
、フォトニック素子は吸収軸まわりに所定角度だけ傾いており、偏光状態を劣化させるこ
となく偏光を分離することができる。そのため、後段に配置された第2偏光素子で所定方
向の直線偏光成分の取り出しと所定方向以外の直線偏光成分の処理を効率よくすることが
できる。
According to another aspect of the present invention, the direction perpendicular to the periodic direction is a direction parallel to the absorption axis of the photonic element, and the absorption axis corresponds to a direction perpendicular to the polarization direction on the exit side. In this case, the photonic element is inclined by a predetermined angle around the absorption axis, and the polarized light can be separated without deteriorating the polarization state. Therefore, it is possible to efficiently extract the linearly polarized light component in the predetermined direction and process the linearly polarized light component other than the predetermined direction with the second polarizing element arranged in the subsequent stage.
また、本発明のさらに別の態様によれば、光源光を射出する光源と、光源光を均一化し
て照明光を形成する照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する
色分離光学系と、色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明さ
れる各色用の光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、各色の光変調装置から
射出された各色の像光を合成する合成光学系と、合成光学系を経た像光を投射する投射光
学系と、をさらに備える。この場合、各色の光変調装置を対応する色光で照明することが
でき、合成光学系により各色の像光を合成して合成光を形成することで、高コントラスト
のカラー映像の投射が可能になる。
According to still another aspect of the present invention, a light source that emits light source light, an illumination optical system that uniformizes the light source light to form illumination light, and illumination light emitted from the illumination optical system for each color light A color separation optical system for separating, a light modulation unit for each color that is illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation optical system, on a light path of each color light, and a light modulation device for each color And a projection optical system for projecting the image light that has passed through the synthesis optical system. In this case, it is possible to illuminate each color light modulation device with the corresponding color light, and it is possible to project a high-contrast color image by combining the image light of each color with the combining optical system to form the combined light. .
〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構造等について説
明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクタの構造を説明するための概念図である。このプロ
ジェクタ100は、光源10と、照明光学系20と、色分離光学系30と、光変調部40
と、クロスダイクロイックプリズム50と、投射レンズ60とを備える。ここで、クロス
ダイクロイックプリズム50、投射レンズ60は、それぞれ合成光学系、投射光学系を具
体化したものである。
[First Embodiment]
The structure of the projector according to the first embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the structure of the projector according to the first embodiment. The
A cross
上記プロジェクタ100において、光源10は、例えば、高圧水銀ランプ等の像光形成
の必要に足る光量を有する略白色光を発生する光源装置であり、光源光を発生する発光管
10aと、発光管10aからの光源光を前方に反射する凹面鏡を有するリフレクタ10b
とを備える。
In the
With.
照明光学系20は、光源光を平行化する光平行化手段である平行化レンズ22と、光を
分割及び重畳によって均一化するためのインテグレータ光学系を構成する第1及び第2フ
ライアイレンズ23a、23bと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子24と、両フライ
アイレンズ23a、23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25とを備え、照明光を形成
する。照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源10から射出された照明光の
光束方向を略平行に変換する。第1及び第2フライアイレンズ23a、23bは、それぞ
れマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第1フライアイレンズ23aを
構成する要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分割して個別に集光し、第2フ
ライアイレンズ23bを構成する要素レンズによって第1フライアイレンズ23aからの
分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子24は、PBS、ミラー、位相
差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第1フライアイレンズ23aにより
分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ
25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変
調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40cの被照明領域に対する重畳照明を
可能にする。
The illumination
色分離光学系30は、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bと、反射ミラ
ー32a、32b、32cと、3つのフィールドレンズ33a、33b、33cとを備え
る。ここで、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bは、図1に示すように、
照明光学系20から延びるシステム光軸OAに対して略45度傾斜して配置されている。
色分離光学系30は、照明光学系20により均一化された照明光を青(B)、緑(G)、
及び赤(R)の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a、40
b、40cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、
BGRの3色のうちG光及びR光を透過させB光を反射する。また、第2ダイクロイック
ミラー31bは、GRの2色のうちG光を反射しR光を透過させる。次に、この色分離光
学系30において、第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、反射ミラー3
2aを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダ
イクロイックミラー31aで透過し、第2ダイクロイックミラー31bで反射されたG光
は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイク
ロイックミラー31bを透過したR光は、リレーレンズLL1、LL2及び反射ミラー3
2b、32cを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。
The color separation
The optical system is disposed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the system optical axis OA extending from the illumination
The color separation
And red (R) are separated into three colors, and each color light is separated from the liquid
b, go to 40c. More specifically, first, the first
Of the three colors of BGR, G light and R light are transmitted and B light is reflected. The second
The light enters the
The light enters the
光変調部40は、赤(R)、緑(G)及び青(B)の各色についての光変調装置である
液晶ライトバルブ40a、40b、40cにより構成される。液晶ライトバルブ40a、
40b、40cは、入射した照明光の空間的分布を変調する非発光型の光変調装置である
。このうち、液晶ライトバルブ40aは、色分離光学系30から射出された各色光のうち
B光によって照明される液晶パネル41aと、液晶パネル41aの入射側に配置される第
1偏光素子42aと、液晶パネル41aの射出側に配置される第2偏光素子43aと、液
晶パネル41aと第2偏光素子43aとの間に配置されるフォトニック素子44aとを備
える。なお、液晶パネル41aは、例えば垂直配向モードで動作する光透過型液晶パネル
(画像表示素子)である。
The
液晶ライトバルブ40aにおいて、第1偏光素子42aは、例えば液晶パネル41aに
入射すべき光のうち所定の第1方向の直線偏光成分を透過し、第1方向の直線偏光以外の
成分を反射する光反射型の偏光素子である。この第1偏光素子42aは、通常、無機材料
で形成される。第2偏光素子43aは、例えば液晶パネル41aから射出された変調光か
ら所定の第2方向の直線偏光成分を透過し、第2方向の直線偏光以外の成分を吸収する光
吸収型の偏光素子である。この第2偏光素子43aは、通常、有機材料で形成される。一
方、フォトニック素子44aは、液晶パネル41aから射出された変調光から第2方向の
直線偏光成分を取り出す光吸収型の偏光素子である。フォトニック素子44aは、無機材
料で形成される。
In the liquid crystal
なお、フォトニック素子44aは、後に詳述するが、システム光軸OAに垂直な基準面
に対して、周期積層構造の周期方向に垂直な方向に延びる吸収軸AXまわりに傾斜した状
態となっている。
As will be described in detail later, the
他の液晶ライトバルブ40b、40cについても同様の構成となっており、液晶ライト
バルブ40bは、色分離光学系30から射出された各色光のうちG光によって照明される
液晶パネル41bと、液晶パネル41bの入射側に配置される第1偏光素子42bと、液
晶パネル41bの射出側に配置される第2偏光素子43bと、液晶パネル41bと第2偏
光素子43bとの間に配置されるフォトニック素子44bとを備える。また、液晶ライト
バルブ40cは、色分離光学系30から射出された各色光のうちR光によって照明される
液晶パネル41cと、液晶パネル41cの入射側に配置される第1偏光素子42cと、液
晶パネル41cの射出側に配置される第2偏光素子43cと、液晶パネル41cと第2偏
光素子43cとの間に配置されるフォトニック素子44cとを備える。なお、以上の液晶
ライトバルブ40b、40cにおいてもフォトニック素子44b、44cは、システム光
軸OAに垂直な基準面に対して、吸収軸AXまわりに傾斜した状態となっている。
The other liquid crystal
第1ダイクロイックミラー31aで反射されたB光は、フィールドレンズ33a等を介
して液晶ライトバルブ40aに入射し、液晶ライトバルブ40aの液晶パネル41aを照
明する。第1ダイクロイックミラー31aを透過し、第2ダイクロイックミラー31bで
反射されたG光は、フィールドレンズ33b等を介して液晶ライトバルブ40bに入射し
、液晶ライトバルブ40bの液晶パネル41bを照明する。第1、第2ダイクロイックミ
ラー31a、31bの双方を透過したR光は、フィールドレンズ33c等を介して液晶ラ
イトバルブ40cに入射し、液晶ライトバルブ40cの液晶パネル41cを照明する。
The B light reflected by the first
各液晶パネル41a〜41cは、入射した照明光の偏光状態の空間的分布を変調する。
すなわち、各液晶パネル41a〜41cにそれぞれ入射した3色の偏光成分は、各液晶パ
ネル41a〜41cに電気的信号として入力された駆動信号あるいは画像信号に応じて変
調される。この際、第1偏光素子42a〜42cは、各液晶パネル41a〜41cに入射
する照明光の偏光方向を調整する。つまり、既述のように、第1偏光素子42a〜42c
は、それぞれ偏光成分のうち必要とされる第1方向の直線偏光成分(例えば、紙面に垂直
な偏光成分)を透過させ、それ以外の成分を反射することで排除する。また、第2偏光素
子43a〜43c及びフォトニック素子44a〜44cは、各液晶パネル41a〜41c
から射出される変調光のうち第2方向の直線偏光成分(例えば、紙面に平行な偏光成分)
を変調光として取り出す。以上により、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、
それぞれに対応する各色の像光を形成する。なお、第1方向の直線偏光成分は、液晶ライ
トバルブ40a〜40cごとに入射する各色光の偏光方向が異なる場合もあるが、本実施
形態では、全て一致させている。また、第1方向の直線偏光成分と第2方向の直線偏光成
分の偏光方向との角度関係は、液晶パネル41a〜41cの構成等によって定まり、両者
の偏光方向が互いに垂直な関係になっているとは限らない。
Each of the
That is, the three color polarization components respectively incident on the
Each of the polarized light components is eliminated by transmitting the required linearly polarized light component in the first direction (for example, a polarized light component perpendicular to the paper surface) and reflecting the other components. Further, the second
Linearly polarized light component in the second direction of the modulated light emitted from the light source (for example, a polarized light component parallel to the paper surface)
Is extracted as modulated light. With the above, each liquid crystal
The image light of each color corresponding to each is formed. The linearly polarized light component in the first direction may be different in the polarization direction of each color light incident on each of the liquid
クロスダイクロイックプリズム50は、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50
は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a、51bが形成されて
いる。一方の第1誘電体多層膜51aは、B光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51b
は、R光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aか
らのB光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ4
0bからのG光を誘電体多層膜51a、51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ40cからのR光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム50によりB光、G光及びR光が合成され、カ
ラーの画像光である合成光が形成される。
The cross
Has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a pair of
Reflects R light. The cross
The G light from 0b goes straight and is emitted through the
投射レンズ60は、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。つ
まり、各液晶パネル41a〜41cに入力された駆動信号あるいは画像信号に対応する所
望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。
The
図2(A)、2(B)は、図1の光変調部40を構成する液晶ライトバルブ40a、4
0b、40cのうち、第1光路OP1上に配置される液晶ライトバルブ40aの一例を概
念的に説明する側面図及び平面図である。つまり、側面図である図2(A)は、図1の液
晶ライトバルブ40aを光路の進行方向(z軸方向)左側面から見たものである。平面図
である図2(B)は、図1に対応する。
2A and 2B show liquid
FIG. 4 is a side view and a plan view conceptually illustrating an example of a liquid crystal
上述のように、液晶ライトバルブ40aは、液晶パネル41aと、第1偏光素子42a
と、第2偏光素子43aと、フォトニック素子44aとを備える。なお、図2(B)から
わかるように、フォトニック素子44aは、図1のシステム光軸OAのうち第1光路OP
1上のシステム光軸OAに垂直なxy平面を基準としてy軸に平行な吸収軸AXまわりに
傾いた配置となっている。以下、フォトニック素子44aの構造や配置についてより具体
的に説明する。
As described above, the liquid crystal
And a second
1 is inclined with respect to an absorption axis AX parallel to the y-axis with reference to an xy plane perpendicular to the system optical axis OA on 1. Hereinafter, the structure and arrangement of the
図2(A)、2(B)からわかるように、フォトニック素子44aの構成は、周期的に
一方向に設けられた溝を有する石英基板P1上に、互いに屈折率の異なる例えばSiO2
層LY1とNb2O5層LY2とが深さ方向に交互に積層された周期的な組成構造をもつ
周期構造部分P2(図2(A)、2(B)において中間の層を省略)を設けたものである
。このような構造を有することにより、フォトニック素子44aは、石英基板P1にフォ
トニック素子44aの周期方向の軸、すなわち透過軸TXに沿った方向に関して一次元的
に周期的凹凸構造を有し、周期構造部分P2に所望の膜厚及び角度を有する微細な山谷状
の多層構造が形成される。なお、透過軸TXに沿った周期方向に垂直でありy軸方向に平
行な軸は、吸収軸AXとなる。つまり、透過軸TXと吸収軸AXは垂直な関係となる。フ
ォトニック素子44aの周期構造部分P2の周期は、入射する光の波長よりも小さく設定
されている。周期構造部分P2の材質や周期等を調整することにより、所望の屈折率分布
や光学異方性を実現することができ、この結果、所望の偏光特性を実現することができる
。ここで、フォトニック素子44aは、周期構造部分P2の傾斜部分にフォトニック素子
44a全体の法線方向Iに沿って入射した光に対しては設計通りの特性を示す。しかし、
フォトニック素子44aは、法線方向I以外の斜めからの入射光に対して光の分解方向が
ずれるため、一般に斜入射の特性が著しく劣化すると考えられている。しかしながら、本
願発明者は、詳細は後述するが、フォトニック素子44aを適切な方向に傾けた場合、そ
の特性劣化を効果的に抑え得ることを見出した。
As can be seen from FIGS. 2A and 2B, the
A periodic structure portion P2 having a periodic composition structure in which layers LY1 and Nb 2 O 5 layers LY2 are alternately stacked in the depth direction (intermediate layers are omitted in FIGS. 2A and 2B) It is provided. By having such a structure, the
The
なお、本実施形態では、特に、石英基板P1がB光の入射側に位置し、周期構造部分P
2がB光の射出側に位置する構成となっている。これにより、周期構造部分P2の表面側
の特性を利用して、良好な吸収・透過特性を保つことができる。
In the present embodiment, in particular, the quartz substrate P1 is positioned on the incident side of the B light, and the periodic structure portion P
2 is located on the B light emission side. Thereby, it is possible to maintain good absorption / transmission characteristics by utilizing the characteristics on the surface side of the periodic structure portion P2.
ここで、上述のように、フォトニック素子44aは、システム光軸OAのうち第1光路
OP1の光路上のシステム光軸OAに垂直な基準面に対して傾いた配置となっており、特
に、図2(B)等からわかるように、当該システム光軸OAに垂直なxy平面に対してフ
ォトニック素子44aのy軸方向に平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(0°<θ<4
5°)回転した位置に配置されている。これに対して、液晶パネル41aの入射面は第1
光路OP1のシステム光軸OAに対して垂直なxy平面に面している。したがって、フォ
トニック素子44aの入射面と液晶パネル41aの射出面とは平行ではない状態で対面し
ている。言い換えると、液晶パネル41aの射出面についての法線は、第1光路OP1の
システム光軸OAの方向に等しくz方向に等しいのに対し、フォトニック素子44aの入
射面についての法線は、z方向とx方向とを成分にもつ斜め方向であり、これら2つの面
は互いに傾斜して対面している。
Here, as described above, the
5 °) arranged at a rotated position. In contrast, the incident surface of the
It faces the xy plane perpendicular to the system optical axis OA of the optical path OP1. Therefore, the incident surface of the
図3は、液晶パネル41aの角度特性評価について説明する図であり、図3(A)は、
フォトニック素子44aを挿入しない場合の投射画像であり、図3(B)は、フォトニッ
ク素子44aを挿入した場合の投射画像である。なお、投射画像は投射レンズをはずした
状態のものである。図3(A)の投射画像では、入射光の抜け光がどの方向からのもので
も略均一となっている。一方、図3(B)の投射画像では、斜めからの入射光の抜け光が
多くなっている。
以上のことから、フォトニック素子44aは、入射角依存性や波長依存性が比較的大き
い性質を有し、投射画像のコントラストに影響を及ぼすことがわかる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the evaluation of the angle characteristics of the
FIG. 3B shows a projection image when the
From the above, it can be seen that the
図4、図5は、フォトニック素子44aを液晶パネル41aと第2偏光素子43aとの
間に配置した場合の投射画像のコントラストへの影響を説明する図である。図4(A)は
、フォトニック素子44aを傾けない状態(以下、「PP0°」と呼ぶ。)を示し、図4
(B)は、フォトニック素子44aを吸収軸AXまわりに20度傾けた状態(以下、「P
A20°」と呼ぶ。)を示し、図4(C)は、フォトニック素子44aを透過軸TXまわ
りに20度傾けた状態(以下、「PT20°」と呼ぶ。)を示す。図5(A)は、フォト
ニック素子44aが挿入されていない状態(以下、「PPなし」と呼ぶ。)及び図4(A
)〜(C)の状態における投射画像の黒照度を示す。図5(B)は、図5(A)を拡大し
たものであり、図5(C)は、測定点の位置を示したものである。図5(A)、5(B)
において、横軸は測定点、縦軸は照度となっており、測定点は画面を3×3の領域に分割
した場合の各領域の各中心部分である。図5(A)、5(B)中の×印は、PPなしの状
態に対応し、菱形(◆)印は、PA20°の状態に対応し、三角形(▲)印は、PP0°
の状態に対応し、四角形(■)印は、PT20°の状態に対応する。
4 and 5 are diagrams for explaining the influence on the contrast of the projected image when the
(B) is a state in which the
A20 ". 4C shows a state in which the
) To (C) show the black illuminance of the projected image. FIG. 5B is an enlarged view of FIG. 5A, and FIG. 5C shows the position of the measurement point. 5 (A), 5 (B)
, The horizontal axis is the measurement point, and the vertical axis is the illuminance, and the measurement point is the central portion of each area when the screen is divided into 3 × 3 areas. 5A and 5B correspond to the state without PP, the diamond (♦) mark corresponds to the state of
The square (■) mark corresponds to the
図5(A)、5(B)からわかるように、PT20°の状態では、他の状態よりも照度
が高くなり、コントラストが著しく低下する。一方、PA20°の状態では、PP0°の
状態よりも照度が低くなり、フォトニック素子44aを挿入することによるコントラスト
への影響が少なくなる。すなわち、フォトニック素子44aが追加されたとこで、フォト
ニック素子44aがない状態よりも劣化すると考えられていたコントラストが、フォトニ
ック素子44aを吸収軸AXまわりに回転させることによってその劣化量が低減されたこ
とがわかる。
As can be seen from FIGS. 5 (A) and 5 (B), in the
以上は、傾斜角度θが20°の場合について説明したが、フォトニック素子44aは、
傾斜角度θが0°<θ<45°でも設置可能である。ただし、45°を超えるとコントラ
ストの劣化が大きくなり、実用的でなくなる。
The above describes the case where the inclination angle θ is 20 °, but the
Installation is possible even when the inclination angle θ is 0 ° <θ <45 °. However, if it exceeds 45 °, the deterioration of the contrast becomes large and it becomes impractical.
図1に戻って、照明光の一つであるB光の光路の順に沿って、液晶ライトバルブ40a
の動作を具体的に説明する。
Returning to FIG. 1, along the order of the optical path of B light, which is one of the illumination lights, the liquid crystal
The operation of will be specifically described.
まず、図1の色分離光学系30により分離されたB光は、図2において、照明光として
第1光路OP1に沿って液晶ライトバルブ40aの第1偏光素子42aに入射する。第1
偏光素子42aは、上述のように第1方向の直線偏光成分を透過し第1方向の直線偏光以
外の成分を反射する。より具体的に説明すると、第1偏光素子42aは、B光の偏光成分
のうち、図1の紙面に垂直な方向のS偏光を透過させる一方、紙面に平行なP偏光を反射
する。次に、第1偏光素子42aを透過したB光は、図1で説明したように液晶パネル4
1aによって変調され、さらに、フォトニック素子44aによって第2方向の直線偏光成
分が取り出される。より具体的に説明すると、フォトニック素子44aは、変調されたB
光のうち、図1の紙面に平行なP偏光を透過させる一方、紙面に垂直なS偏光を吸収する
。また、第2偏光素子43aも同様に変調されたB光のうち、図1の紙面に平行なP偏光
を透過させる一方、紙面に垂直なS偏光を吸収する。
First, the B light separated by the color separation
As described above, the
The linearly polarized light component in the second direction is extracted by the
Of the light, P-polarized light parallel to the paper surface of FIG. 1 is transmitted, while S-polarized light perpendicular to the paper surface is absorbed. Similarly, the second
なお、本実施形態での説明においては、いずれも、紫外光又は青光の領域波長を含む色
光であるB光に対応する液晶ライトバルブ40aの構造、機能等について説明したが、他
色光に対応する液晶ライトバルブ40b、40cの構造、機能等においても同様である。
In the description of the present embodiment, the structure, function, etc. of the liquid crystal
以上説明したプロジェクタ100では、偏光素子として吸収型のフォトニック素子44
a、44b、44cを用いることにより、耐光性及び耐熱性を比較的高くすることができ
るだけでなく、反射による迷光の発生を低減することができる。また、フォトニック素子
44a、44b、44cを吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45
°)だけ傾けることにより、フォトニック素子44aの偏光分離特性を向上させることが
でき、フォトニック素子44a、44b、44cを挿入することによる投射画像のコント
ラストの劣化を低減することができる。これにより、プロジェクタ100の投射画像に関
して高画質、高信頼性を実現することができる。
In the
By using a, 44b, and 44c, not only light resistance and heat resistance can be made relatively high, but also the generation of stray light due to reflection can be reduced. Further, the
By tilting only by (°), the polarization separation characteristics of the
また、第2偏光素子43a、43b、43cとフォトニック素子44a、44b、44
cとにより液晶パネル41a、41b、41cから射出された変調光の偏光成分のうち第
2方向の直線偏光成分を透過させるとともに、他の成分を吸収することにより排除するこ
とができる。また、第2偏光素子に比較的大きな熱的負荷がかかる傾向があるが、フォト
ニック素子44a、44b、44cを第2偏光素子43a、43b、43cの前段に設け
ることにより、この第2偏光素子43a、43b、43cにかかる熱的負荷を低減するこ
とができる。
The second
In addition to transmitting the linearly polarized light component in the second direction among the polarized light components of the modulated light emitted from the
〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第2実施形態のプ
ロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、特に説明しない部分
は、第1実施形態と同様であり重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. The projector according to the second embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment. Portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.
図6は、第2実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する図である。
プロジェクタ200は、光源210と、照明光学系220と、色分離光学系230と、
光変調部240と、クロスダイクロイックプリズム250と、投射レンズ260とを備え
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the second embodiment.
The
A
光変調部240は、液晶パネル241a、241b、241cと、偏光ビームスプリッ
タ243a、243b、243cと、フォトニック素子244a、244b、244cと
を備える。ここで、液晶パネル241aと偏光ビームスプリッタ243aとフォトニック
素子244aとは、像光のうちB光を画像情報に基づいて2次元的に輝度変調するための
B色用の液晶ライトバルブ240aを構成する。同様に、液晶パネル241bと偏光ビー
ムスプリッタ243bとフォトニック素子244bも、G色用の液晶ライトバルブ240
bを構成し、液晶パネル241cと偏光ビームスプリッタ243cとフォトニック素子2
44cも、R色用の液晶ライトバルブ240cを構成する。なお、液晶パネル241a、
241b、241cは、入射光の偏光方向を入力信号に応じて画素単位で変化させる光反
射型の液晶パネル(画像表示素子)である。
The
b, the
44c also constitutes an R color liquid crystal
具体的に説明すると、液晶ライトバルブ240aにおいて、偏光ビームスプリッタ24
3aは、図1の第1及び第2偏光素子42a、43aに代えて設けられたものであり、液
晶パネル241aに入射させる光の偏光方向と、液晶パネル241aから射出された光の
偏光方向とについての調整を行っている。この偏光ビームスプリッタ243a中には、偏
光を分離するための偏光分離膜3aが内蔵されている。
More specifically, in the liquid
3a is provided in place of the first and second
偏光ビームスプリッタ243aは、入射光のうち図6の紙面に垂直な方向のS偏光を偏
光分離膜3aによって反射して液晶パネル241aへと入射させ、液晶パネル241aか
ら射出された変調光のうち偏光分離膜3aを透過する紙面に平行な方向のP偏光を射出す
る。
The
フォトニック素子244aは、偏光ビームスプリッタ243aの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸OAに垂直なxy平面に対してフォトニック素子244aのy軸方向に
平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45°)回転した位置に
配置されている。
The
フォトニック素子244aは、偏光ビームスプリッタ243aを透過したP偏光を透過
する。
以上のことは、液晶ライトバルブ240b、240cにおいても同様である。
The
The same applies to the liquid crystal
なお、液晶ライトバルブ240aは、図7に示すように、入射光を偏光ビームスプリッ
タ343aで透過させ、液晶パネル341aへと入射させ、液晶パネル341aから射出
された変調光を偏光分離膜4aによって反射してフォトニック素子344aに入射させて
もよい。この場合、偏光ビームスプリッタ343aは、入射光のうちP偏光を透過させ、
偏光分離膜4aによって液晶パネル341aから射出された変調光のうちS偏光を反射し
て射出する。
As shown in FIG. 7, the liquid
Of the modulated light emitted from the
フォトニック素子344aは、偏光ビームスプリッタ343aの後段に設けられ、射出
側のシステム光軸OAに垂直なxy平面に対してフォトニック素子344aのx軸方向に
平行な吸収軸AXまわりに所定角度θ(具体的には、0°<θ<45°)回転した位置に
配置されている。フォトニック素子344aは、偏光ビームスプリッタ343aを透過し
たS偏光を透過する。
以上のことは、他の液晶ライトバルブにおいても同様である。
The
The same applies to other liquid crystal light valves.
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能で
あり、例えば次のような変形も可能である。
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.
上記実施形態において、液晶ライトバルブ40a〜40c、240a〜240cにフォ
トニック素子44a〜44c、244a〜244cを設けているが、液晶ライトバルブ4
0a〜40c、240a〜240cのうちの一部のみにフォトニック素子を設けてもよい
。例えば、光学機器の劣化要因たる紫外光領域波長を最も多く含むと考えられるB光に対
応するフォトニック素子44aのみとする態様が考えられる。
In the above embodiment, the liquid
You may provide a photonic element only in some of 0a-40c and 240a-240c. For example, a mode in which only the
なお、図1及び図6では、フォトニック素子44a〜44c、244a〜244cは、
紙面に対して垂直な位置から反時計まわりに傾けているとしたが、フォトニック素子44
a〜44c、244a〜244cに入射する各色光の偏光状態等に応じて時計まわりに傾
けることも可能である。
1 and 6, the
It is assumed that the photonic element 44 is tilted counterclockwise from a position perpendicular to the paper surface.
It is also possible to tilt clockwise according to the polarization state of each color light incident on a to 44c and 244a to 244c.
上記実施形態において、フォトニック素子44a〜44c、244a〜244cは、石
英基板P1が光入射側に位置し、周期構造部分P2が光射出側に位置する構成となってい
るが、周期構造部分P2が光入射側に位置し、石英基板P1が光射出側に位置するフォト
ニック素子44a〜44c、244a〜244cの構成であっても適用可能である。この
位置関係については、素子の設計段階で入射方向を選択するのが一般的であり、どちらを
選択することもできる。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、3つの液晶ライトバルブ40a〜40cを用いたプロジェクタ
100等の例を挙げたが、本発明は、1つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクタ
、2つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ、あるいは、4つ以上の液晶ライトバル
ブを用いたプロジェクタにも適用可能である。
In the above embodiment, an example of the
上記実施形態において、光源10、210には高圧水銀ランプを用いているが、高圧水
銀ランプの代わりにメタルハライドランプ等の他のランプを用いることもできる。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラー
を用いた光変調装置であってもよい。
In the above embodiment, the light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like, and may be a light modulation device using a micromirror, for example.
上記実施形態において、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプの
プロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から
投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
In the above embodiment, only an example of a front type projector that projects from the direction of observing the screen has been described, but the present invention is also applicable to a rear type projector that projects from the side opposite to the direction of observing the screen. Is possible.
100、200…プロジェクタ、 10、210…光源、 20、220…照明光学系
、 30、230…色分離光学系、 40、240…光変調部、 40a、40b、40
c、240a、240b、240c、340a…液晶ライトバルブ、 41a、41b、
41c、241a、241b、241c、341a…液晶パネル、 42a、42b、4
2c…第1偏光素子、 43a、43b、43c…第2偏光素子、 243a、243b
、243c、343a…偏光ビームスプリッタ、 44a、44b、44c、244a、
244b、244c、344a…フォトニック素子、 50、250…クロスダイクロイ
ックプリズム、 60、260…投射レンズ
DESCRIPTION OF
c, 240a, 240b, 240c, 340a ... liquid crystal light valve, 41a, 41b,
41c, 241a, 241b, 241c, 341a ... Liquid crystal panel, 42a, 42b, 4
2c ... 1st polarizing element, 43a, 43b, 43c ... 2nd polarizing element, 243a, 243b
243c, 343a ... polarizing beam splitter, 44a, 44b, 44c, 244a,
244b, 244c, 344a ... Photonic element, 50, 250 ... Cross dichroic prism, 60, 260 ... Projection lens
Claims (6)
前記光変調装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルか
ら射出された変調光から所定の偏光成分を取り出す吸収型のフォトニック素子とを有し、
前記フォトニック素子は、連続する山谷状の周期積層構造を有し、前記周期積層構造の
周期方向に垂直な方向に延びる軸まわりに、システム光軸に垂直な基準面に対して所定角
度だけ傾いている、プロジェクタ。 A projector comprising a light modulation device for modulating illumination light,
The light modulation device includes a liquid crystal panel, and an absorption photonic element that is arranged at a rear stage of the liquid crystal panel and extracts a predetermined polarization component from the modulated light emitted from the liquid crystal panel,
The photonic element has a continuous mountain-valley-like periodic laminated structure, and is inclined by a predetermined angle with respect to a reference plane perpendicular to the system optical axis about an axis extending in a direction perpendicular to the periodic direction of the periodic laminated structure. A projector.
光成分を取り出す、請求項1に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein the photonic element extracts a linearly polarized light component in a predetermined direction from the modulated light emitted from the liquid crystal panel.
のうち前記システム光軸を通る吸収軸まわりに0°<θ<45°の範囲で傾いている、請
求項1及び請求項2のいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The photonic element is inclined with respect to the reference plane in a range of 0 ° <θ <45 ° around an absorption axis passing through the system optical axis among axes extending in a direction perpendicular to the periodic direction. The projector as described in any one of Claim 1 and Claim 2.
項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The projector according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal panel is a transmissive image display element that transmits modulated light.
選択的に取り出す第1偏光素子と、前記液晶パネルの後段に配置され前記液晶パネルから
射出された変調光から直線偏光成分を選択的に取り出す第2偏光素子とをさらに有し、前
記フォトニック素子は、前記液晶パネルと前記第2偏光素子との間に配置されるプリ偏光
素子である、請求項4に記載のプロジェクタ。 The light modulator includes a first polarizing element that is disposed in front of the liquid crystal panel and selectively extracts linearly polarized light components from the illumination light, and modulated light that is disposed in the rear stage of the liquid crystal panel and emitted from the liquid crystal panel. 5. A second polarizing element that selectively extracts a linearly polarized light component from the first polarizing element, wherein the photonic element is a pre-polarizing element disposed between the liquid crystal panel and the second polarizing element. Projector.
前記光源光を均一化して照明光を形成する照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用
の前記光変調装置を、各色光の光路上に有する光変調部と、
前記各色の光変調装置から射出された前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と、
をさらに備える請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。 A light source that emits light source light;
An illumination optical system that uniformizes the light source light to form illumination light;
A color separation optical system that separates the illumination light emitted from the illumination optical system into each color light;
A light modulation unit having the light modulation device for each color that is illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation optical system on an optical path of each color light; and
A combining optical system that combines the image light of each color emitted from the light modulation device of each color;
A projection optical system for projecting image light that has passed through the synthetic optical system;
The projector according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008174266A JP2010014926A (en) | 2008-07-03 | 2008-07-03 | Projector |
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-
2008
- 2008-07-03 JP JP2008174266A patent/JP2010014926A/en not_active Withdrawn
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