JP2010072321A - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
照明装置120及び投写型映像表示装置100は、光源10と、白色光を合成光(緑色成分光及び青色成分光)と赤色成分光とに分離する第1色分離部71と、第1色分離部71によって分離された合成光を緑色成分光と青色成分光とに分離する第2色分離部72と、赤色成分光を変調する第1光変調素子30Rと、緑色成分光を変調する第2光変調素子30Gと、青色成分光を変調する第3光変調素子30Bとを備える。この装置120及び100は、光源10と第1色分離部71との間に間挿され、合成光の偏光方向と赤色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第1色分離調整部61を備え、第1色分離部71は、反射型偏光板で構成される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光源が発する白色光を第1色成分光と第2色成分光と第3色成分光とに分離する照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
従来、光源が発する白色光を赤色成分光と緑色成分光と青色成分光とに分離した上で、液晶パネルなどの光変調素子によって各色成分光を変調する投写型映像表示装置が知られている。光源が発する白色光を赤色成分光と緑色成分光と青色成分光とに分離する色分離部には、特定の色成分光を反射して他の色成分光を透過するダイクロイックミラーなどが用いられる。
一般的に、ダイクロイックミラーは、色成分光の光軸に対して所定の傾斜角度(例えば、45°)をもって配置される。ダイクロイックミラーには、平行光ではなくて、入射位置に応じて入射角度が異なる色成分光が入射するため、ダイクロイック膜の膜厚を入射角度に応じて調整したものが用いられる。
このようなダイクロイックミラーや、カラーフィルタを移動させることにより、分離する色成分光の波長範囲を任意に変更することができる。これを利用して、投写型映像表示装置の色再現範囲と輝度とを調整可能にすることができる。
一方で、電気的な信号によって特定の波長範囲の偏光方向を変調する光学部品と反射型の偏光板とを組み合わせて、各色の色成分光に分離する技術が知られている。これらの光学部品を組み合わせることによって、輝度ムラや色ムラを低減させた投写型映像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2004−181445号公報
しかしながら、上述した投写型映像表示装置では、ダイクロイックミラーを、光軸に対して所定の傾斜角度を維持した状態で平行移動させたり、カラーフィルタを光路から抜き差ししたりして物理的に移動させなければならないため、故障の原因となりやすい。また、ダイクロイックミラーやカラーフィルタの移動後スペースや、移動させるためのモータなどの部品が必要となり、装置の大型化が懸念される。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一の特徴では、照明装置は、光源(光源10)と、前記光源が発する白色光を第2色成分光及び第3色成分光を含む合成光と第1色成分光とに分離する第1色分離部(例えば、ワイヤーグリッド71)と、前記第1色分離部によって分離された前記合成光を前記第2色成分光と前記第3色成分光とに分離する第2色分離部(例えば、ワイヤーグリッド72)と、前記第1色分離部によって分離された前記第1色成分光を変調する第1光変調素子(液晶パネル30R)と、前記第2色分離部によって分離された前記第2色成分光を変調する第2光変調素子(液晶パネル30G)と、前記第2色分離部によって分離された前記第3色成分光を変調する第3光変調素子(液晶パネル30B)とを備える。この照明装置は、前記光源と前記第1色分離部との間に間挿され、前記合成光の偏光方向と前記第1色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第1色分離調整部(例えば、カラースイッチ61)を備え、前記第1色分離部は、反射型偏光板で構成される。
かかる特徴によれば、第1色分離調整部は、光源からの白色光のうち合成光の偏光方向と第1色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する。第1色分離部には、偏光方向が異なる合成光と第1色成分光とが入射する。第1色分離部は反射型偏光板で構成される。すなわち、第1色分離部では、第1色分離調整部にて変調された色成分光の波長範囲によって、分離される波長範囲が変動する。
従って、照明装置の大きさが大きくなることなく、色再現範囲を容易に調整することが可能となる。
本発明の上述した特徴において、照明装置は、前記第1色分離部と前記第2色分離部との間に間挿され、前記第2色成分光の偏光方向と前記第3色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第2色分離調整部(例えば、カラースイッチ62)をさらに備えることが望ましい。また、前記第2色分離部は、反射型偏光板で構成されるとなお良い。
本発明の上述した特徴において、照明装置は、前記第2色分離部と前記第3光変調素子との間に間挿され、反射型偏光板で構成され、前記第2色分離部から前記第3光変調素子へ前記第3色成分光を導く導光素子(例えば、ワイヤーグリッド73)と、前記第2色分離部と前記導光素子との間に間挿され、前記第3色成分光の一部の波長領域の偏光方向と前記第3色成分光の他の波長領域の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第3色分離調整部(例えば、カラースイッチ63)と、を備えることが望ましい。
本発明の他の特徴では、投写型映像表示装置は、光源(光源10)と、前記光源が発する白色光を第2色成分光及び第3色成分光を含む合成光と第1色成分光とに分離する第1色分離部(例えば、ワイヤーグリッド71)と、前記第1色分離部によって分離された前記合成光を前記第2色成分光と前記第3色成分光とに分離する第2色分離部(例えば、ワイヤーグリッド72)と、前記第1色分離部によって分離された前記第1色成分光を変調する第1光変調素子(液晶パネル30R)と、前記第2色分離部によって分離された前記第2色成分光を変調する第2光変調素子(液晶パネル30G)と、前記第2色分離部によって分離された前記第3色成分光を変調する第3光変調素子(液晶パネル30B)と、前記第1光変調素子から出射された色成分光、前記第2光変調素子から出射された色成分光及び前記第3光変調素子から出射された色成分光を投写する投写レンズユニット(投写レンズユニット110)と、を備える。この投写型映像表示装置は、前記光源と前記第1色分離部との間に間挿され、前記合成光の偏光方向と前記第1色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第1色分離調整部(例えば、カラースイッチ61)を備え、前記第1色分離部は、反射型偏光板で構成される。
かかる特徴によれば、投写型映像表示装置の大きさが大きくなることなく、色再現範囲を容易に調整することを可能となる。
本発明によれば、装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することを可能とする照明装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100の構成を示す図である。図1に示すように、投写型映像表示装置100は、投写レンズユニット110と、照明装置120とを有する。投写型映像表示装置100は、後述するように、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bを利用する。赤色成分光が第1色成分光であり、緑色成分光が第2色成分光であり、青色成分光が第3色成分光である。
投写レンズユニット110は、照明装置120から出射された映像光をスクリーン(不図示)上などに投写する。
図1に示すように、照明装置120は、光源10と、PBS(Polarized Beam Splitter)アレイ20と、複数の液晶パネル30(液晶パネル30R、液晶パネル30G、液晶パネル30B)と、クロスダイクロイックプリズム50とを有する。図1では、光源10が発する光を液晶パネル30において重畳させて均一化を図るフライアイレンズや、液晶パネル30に平行光が入射するように光源10が発する光を平行光化するコンデンサレンズなどが省略されていることに留意すべきである。
光源10は、白色光を発するUHPランプなどである。すなわち、光源10が発する光は、赤色成分光R、緑色成分光G及び青色成分光Bを少なくとも含む。本構成では、光源10が1つの場合で説明するが、2つ、4つさらには5つのUHPランプをサイコロの目のように配置して、大光量の光源10を構成しても良い。PBSアレイ20は、光源10が発する光の偏光方向を揃える。具体的には、PBSアレイ20は、アレイ状に配置された複数のPBSとPBSを透過したP偏光が出射する部分に配置された複数のλ/2板によって構成される。すなわち、PBSアレイ20を出射した光は、S偏光に揃えられる。
液晶パネル30Rは、映像入力信号(赤入力信号R)に応じて、赤成分光Rを変調する。同様に、液晶パネル30G及び液晶パネル30Bは、映像入力信号(緑入力信号G及び青入力信号B)に応じて、緑成分光G及び青成分光Bを変調する。液晶パネル30R、液晶パネル30G及び液晶パネル30Bには、図示しない偏光板が、各液晶パネル30の入射側及び出射側に配されている。一般的に出射側の偏光板は、入射側の偏光板に対して偏光方向を90°ずらした状態で配される。したがって、各液晶パネル30を出射した光は、入射するときの偏光方向とは異なり、P偏光で入射した光はS偏光、S偏光で入射した光はP偏光となる。
クロスダイクロイックプリズム50は、液晶パネル30R、液晶パネル30G及び液晶パネル30Bから出射される光を合成する色合成部である。クロスダイクロイックプリズム50で合成された合成光は、投写レンズユニット110に導かれる。
照明装置120は、特定の波長帯域の色成分光の偏光方向を変調するカラースイッチ61、62、63と、反射型偏光板であるワイヤーグリッド71、72、73と、位相差板であるλ/2板75と、反射ミラー81、82と、カラーフィルタ91、92とを有する。
カラースイッチ61は、光源10が発する白色光のうち赤成分光Rの偏光方向をS偏光からP偏光に変調する第1色分離調整部である。ワイヤーグリッド71は、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過する。すなわち、ワイヤーグリッド71は、S偏光のままワイヤーグリッド71に入射する緑成分光G及び青成分光Bを含む合成光を反射し、カラースイッチ61においてP偏光に変調された赤成分光Rを透過して、光源10が発する白色光を緑成分光G及び青成分光Bを含む合成光と赤成分光Rとに分離する第1色分離部である。ワイヤーグリッド71は、光源10が発する白色光(分離対象光)の光軸に対して所定の傾斜角度(略45°)を有する。
反射ミラー81は、ワイヤーグリッド71によって分離されたP偏光の赤色成分光Rを反射して、赤色成分光Rを液晶パネル30Rに導く。上述のように、液晶パネル30Rは、入射側と出射側に図示しない偏光板が配されているので、赤色成分光RはS偏光となって出射する。
ワイヤーグリッド71によって分離された合成光の光路上には、赤成分光Rを除去するカラーフィルタ91が配置される。詳細は後述するが、カラースイッチ61の変調対象光である赤成分光Rのうち、変調されない波長帯域の赤成分光RはS偏光であり、S偏光の赤成分光Rは合成光に含まれてワイヤーグリッド71に反射される。カラーフィルタ91は、この合成光に含まれる赤成分光Rを除去する。
カラースイッチ62は、ワイヤーグリッド71によって分離された合成光のうち青成分光Bの偏光方向をS偏光からP偏光に変調する第2色分離調整部である。ワイヤーグリッド72もまた、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過する。すなわち、ワイヤーグリッド72は、S偏光のままワイヤーグリッド72に入射する緑成分光Gを反射し、カラースイッチ62においてP偏光に変調された青成分光Bを透過して、ワイヤーグリッド71によって分離された合成光を緑成分光Gと青成分光Bとに分離する第2色分離部である。ワイヤーグリッド72は、ワイヤーグリッド71によって分離された合成光(分離対象光)の光軸に対して所定の傾斜角度(略45°)を有する。
ワイヤーグリッド72は、S偏光の緑色成分光Gを反射して液晶パネル30Gに導く。上述のように、液晶パネル30Gは、入射側と出射側に図示しない偏光板が配されているので、緑色成分光GはP偏光となって出射する。ワイヤーグリッド72を透過した青成分光Bの光路上には、緑成分光Gを除去するカラーフィルタ92が配置される。カラーフィルタ92は、青成分光Bに含まれる緑成分光Gを除去する。
カラースイッチ63は、ワイヤーグリッド72を透過した青成分光Bの偏光方向をP偏光からS偏光に変調する第3色分離調整部である。ワイヤーグリッド73もまた、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過する。すなわち、カラースイッチ63においてS偏光に変調された青成分光Bは、ワイヤーグリッド73によって反射され、液晶パネル30Bへ導かれる。ワイヤーグリッド73は、ワイヤーグリッド72によって分離された青色成分光B(分離対象光)の光軸に対して所定の傾斜角度(略45°)を有する。反射ミラー82は、ワイヤーグリッド73によって反射されたS偏光の青成分光Bを反射して、青成分光Bを液晶パネル30Bに導く。
反射ミラー82と液晶パネル30Bとの間には、λ/2板75が配置され、S偏光の青成分光BはP偏光となって液晶パネル30Bに入射する。なお、λ/2板75は、ワイヤーグリッド73から液晶パネル30Bまでの光路上であればよく、反射ミラー82と液晶パネル30Bの間に限定されるものではない。
(色分離調整部の切替)
以下において、第1実施形態に係る色分離調整部の切り替えについて、図面を参照しながら説明する。なお、上述したカラースイッチ61、62及び63が第1色分離調整部、第2色分離調整部及び第3色分離調整部である。
<第1色分離調整部の動作>
図2は、第1実施形態に係るカラースイッチ61の構成を説明するための図である。図3及び図4は、第1実施形態に係るカラースイッチ61の切替動作を説明するための図である。
図2に示すように、カラースイッチ61は、特定の波長領域に対し、S偏光からP偏光へ、あるいは、P偏光からS偏光への変調を行う2枚のカラースイッチ素子から構成されている。この2枚の素子のうち、一方のカラースイッチ素子61aは、図3の上段に示すように、電圧をかけている(ON)ときに、赤色成分光と緑色成分光とを分離する境界の波長(所謂、カットオフ波長)の基準カットオフ波長λgrを境にして、基準カットオフ波長λgrより長波長側の赤色成分光Rを変調する。また、2枚の素子のうち、他方のカラースイッチ素子61bは、図3の下段に示すように、電圧をかけている(ON)ときに、基準カットオフ波長λgrよりも長波長側に位置するカットオフ波長λrを境にして、カットオフ波長λrより長波長側の赤色成分光Rを変調する。
具体的には、図4に示すように、カラースイッチ61にS偏光の赤色成分光Rが入射した場合、カラースイッチ素子61aをONにすると、基準カットオフ波長λgrより長波長側の赤色成分光RがP偏光へ変調される。後段に配置されたワイヤーグリッド71は、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過するので、基準カットオフ波長λgrより長波長側の赤色成分光Rが液晶パネル30Rの方へ導かれる。また、カラースイッチ素子61bをONにすると、カットオフ波長λrより長波長側の赤色成分光RがP偏光へ変調される。したがって、カラースイッチ素子61aがONの場合より、液晶パネル30Rの方へ導かれる赤色成分光Rの光量は減少するが、色純度が高い赤色成分光Rが液晶パネル30Rの方へ導かれる。
カラースイッチ61は、基本的に、両素子61a、61bのいずれか一方をONの状態にして利用する。両素子61a、61bをONにした場合には、λgrからλrまでの赤色成分光Rのみが液晶パネル30Rへ導かれ、赤色成分光Rが極めて少ない、色バランスの悪い映像が表示されるか、2倍相当の電力を消費するにもかかわらず、カラースイッチ素子61bのみをONにした場合と同じ映像が表示されることになってしまうからである。また、両素子61a、61bを電圧をかけない(OFF)状態にした場合には、赤色成分光Rが全く変調されず、ワイヤーグリッド71において分離することができなくなってしまうからである。
前述のように、カラースイッチ素子61bがONの場合には、λgrからλrまでの赤色成分光Rが変調されず、合成光と共にワイヤーグリッド71に反射されてしまう。カラーフィルタ91は、この変調されない波長帯域の赤色成分光Rが液晶パネル30G、30Bへ導かれることのないように、合成光に含まれる赤色成分光Rを除去するためのものである。
<第2色分離調整部の動作>
図5は、第1実施形態に係るカラースイッチ62の切替動作を説明するための図である。カラースイッチ62は、特定の波長領域に対し、S偏光からP偏光へ、あるいは、P偏光からS偏光への変調を行う2枚のカラースイッチ素子62a、62bから構成されている。この2枚の素子のうち、一方のカラースイッチ素子62aがON状態のときは、図5の上段に示すように、赤色成分光と緑色成分光との境界波長である基準カットオフ波長λgrと、緑色成分光と青色成分光との境界波長である基準カットオフ波長λbgとを境にして、基準カットオフ波長λbgから基準カットオフ波長λgrまでの波長領域の緑色成分光Bが変調されずに透過する。
また、2枚の素子のうち、他方のカラースイッチ素子62bがON状態のときは、図5の下段に示すように、基準カットオフ波長λbgよりも長波長側に位置するカットオフ波長λg1と基準カットオフ波長λgrよりも短波長側に位置するカットオフ波長λg2とを境にして、カットオフ波長λg1からカットオフ波長λg2までの波長領域の緑色成分光Bが変調されずに透過する。
具体的には、図6に示すように、カラースイッチ62にS偏光の緑色成分光B及び青色成分光Bが入射した場合、カラースイッチ素子62aをONにすると、基準カットオフ波長λbgより短波長側の青色成分光BがP偏光へ変調される。後段に配置されたワイヤーグリッド72は、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過するので、基準カットオフ波長λbgより長波長側の緑色成分光Gが液晶パネル30Gの方へ導かれる。
一方、カラースイッチ素子62bをONにすると、カットオフ波長λg1からカットオフ波長λg2までの波長領域以外の光がP偏光へ変調される。したがって、カラースイッチ素子62aがONの場合より、液晶パネル30Gの方へ導かれる緑色成分光Gの光量は減少するが、色純度が高い緑色成分光Gが液晶パネル30Gの方へ導かれる。このとき、λbgからλg1及びλg2からλgrまでの緑色成分光Gは変調され、青色成分光Bと共にワイヤーグリッド72を透過してしまう。カラーフィルタ92は、この変調された波長帯域の緑色成分光Gが液晶パネル30Bへ導かれることのないように、青色成分光Bに含まれる緑色成分光Gを除去するためのものである。
<第3色分離調整部の動作>
図7は、第1実施形態に係るカラースイッチ63の切替動作を説明するための図である。カラースイッチ63は、特定の波長領域に対し、S偏光からP偏光へ、あるいは、P偏光からS偏光への変調を行う2枚のカラースイッチ素子63a、63bから構成されている。この2枚の素子のうち、一方のカラースイッチ素子63aがON状態のときは、基準カットオフ波長λbgを境にして、基準カットオフ波長λbgより短波長側の青色成分光Bが変調される。また、2枚の素子のうち、他方のカラースイッチ素子63bがON状態のときは、基準カットオフ波長λbgよりも短波長側に位置するカットオフ波長λbを境にして、カットオフ波長λbより短波長側の青色成分光Bが変調される。
すなわち、カラースイッチ63に基準カットオフ波長λbgより短波長領域の青色成分光Bが入射した場合、カラースイッチ素子63aをONにすると、入射した全ての青色成分光Bは変調される。後段に配置されたワイヤーグリッド73は、S偏光の光を反射し、P偏光の光を透過するので、入射した略全ての青色成分光Bが液晶パネル30Bの方へ導かれる。
一方、カラースイッチ素子63bをONにすると、カットオフ波長λbより長波長側の光が変調されず、P偏光のまま透過する。したがって、カラースイッチ素子63aがONの場合より、液晶パネル30Bの方へ導かれる青色成分光Bの光量は減少するが、色純度が高い青色成分光Bが液晶パネル30Bの方へ導かれる。このとき、λbからλbgまでの青色成分光Bは、カラースイッチ63をP偏光のまま透過するので、ワイヤーグリッド73を透過して除去される。本形態の場合、カラーフィルタ92またはカラースイッチ素子66aを省略することも可能である。
(色成分光の分配)
以下において、第1実施形態に係る色成分光の分配について、図面を参照しながら説明する。図8は、第1実施形態に係る色成分光の分配を説明するための図である。
上述したように、カラースイッチ素子61aをON、カラースイッチ素子61bをOFF(以下、ON/OFF状態という。)としたケースでは、基準カットオフ波長λgrより長波長側の波長帯域(図5におけるr)の光がP偏光へ変調される。このP偏光に変調された光はワイヤーグリッド71を透過して液晶パネル30Rへ導かれ、基準カットオフ波長λgrより短波長側の波長帯域(g、b)の光はワイヤーグリッド71に反射される。
カラースイッチ素子61aをOFF、カラースイッチ素子61bをON(以下、OFF/ON状態という。)としたケースでは、カットオフ波長が基準カットオフ波長λgrより長波長側のλrにシフトする。すなわち、カットオフ波長λrより長波長側の波長帯域(r’)の光がP偏光へ変調される。このP偏光に変調された光はワイヤーグリッド71を透過して液晶パネル30Rへ導かれ、カットオフ波長λrより短波長側の波長帯域(r”、g、b)の光はワイヤーグリッド71に反射される。したがって、カラースイッチ61がON/OFF状態のときよりも、赤色成分光Rの色純度を高く設定することができる。
ワイヤーグリッド71に反射された波長帯域のうち、基準カットオフ波長λgrより長波長側の波長帯域(r”)の光は、カラーフィルタ91によって除去される。
カラースイッチ62のカラースイッチ素子62aをON、カラースイッチ素子62bをOFF(以下、ON/OFF状態という。)としたケースでは、基準カットオフ波長λbgより短波長側の波長帯域(b)の光がP偏光へ変調される。このP偏光に変調された光はワイヤーグリッド72を透過する。基準カットオフ波長λbgより長波長側の波長帯域(g)の光はワイヤーグリッド71に反射され、液晶パネル30Gへ導かれる。
カラースイッチ素子62aをOFF、カラースイッチ素子62bをON(以下、OFF/ON状態という。)としたケースでは、カットオフ波長が基準カットオフ波長λbgより長波長側のλgにシフトする。すなわち、カットオフ波長λgより長波長側の波長帯域(g”、b)の光がP偏光へ変調される。このP偏光に変調された光はワイヤーグリッド72を透過する。カットオフ波長λgより長波長側の波長帯域(g’)の光はワイヤーグリッド72に反射され、液晶パネル30Gへ導かれる。したがって、カラースイッチ62がON/OFF状態のときよりも、緑色成分光Gの色純度を高く設定することができる。
ワイヤーグリッド72を透過した波長帯域のうち、基準カットオフ波長λbgより長波長側の波長帯域(g”)の光は、カラーフィルタ92によって除去される。但し、g”の光の除去は、カラースイッチ63およびワイヤーグリッド73でも行えるので、カラーフィルタ92は削除しても良い。
カラースイッチ63のカラースイッチ素子63aをON、カラースイッチ素子63bをOFF(以下、ON/OFF状態という。)としたケースでは、基準カットオフ波長λbgより短波長側の波長帯域(b)の光がS偏光へ変調される。このS偏光に変調された光はワイヤーグリッド73を反射して液晶パネル30Bへ導かれる。
カラースイッチ素子63aをOFF、カラースイッチ素子63bをON(以下、OFF/ON状態という。)としたケースでは、カットオフ波長が基準カットオフ波長λbgより短波長側のλbにシフトする。すなわち、カットオフ波長λbより短波長側の波長帯域(b’)の光がS偏光へ変調される。このS偏光に変調された光はワイヤーグリッド73を反射して液晶パネル30Bへ導かれ、カットオフ波長λbより長波長側の波長帯域(b”)の光はワイヤーグリッド73を透過する。したがって、ワイヤーグリッド73を透過した光は除去されるので、カラースイッチ63がON/OFF状態のときよりも、青色成分光Bの色純度を高く設定することができる。
このように、カラースイッチ61、62、63の各素子の切り替えによって、赤色成分光R、緑色成分光G及び青色成分光Bの光量及び色純度を適宜調整することが可能である。
(作用及び効果)
第1実施形態に係る照明装置120(又は、投写型映像表示装置100)では、カラースイッチ61は、電圧のかけ方(ON/OFF状態またはOFF/ON状態)によって、カットオフ波長が変動する色分離調整部として機能する。そして、光源10からの白色光のうち緑色成分光および青色成分光(合成光)の偏光方向と赤色成分光(第1色成分光)の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する。
反射型偏光板で構成されるワイヤーグリッド71には、偏光方向が異なる緑色成分光および青色成分光と、赤色成分光とが入射する。そして、緑色成分光および青色成分光を反射し、赤色成分光を透過する色分離部として機能する。
従って、色分離部では、色分離調整部にて変調された色成分光の波長範囲によって、分離される波長範囲が変動する。このように、照明装置120(又は、投写型映像表示装置100)は、装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することができる。
また、第1実施形態に係る照明装置120(又は、投写型映像表示装置100)では、カラースイッチ62は、ワイヤーグリッド71とワイヤーグリッド71との間に間挿され、電圧のかけ方(ON/OFF状態またはOFF/ON状態)によって、カットオフ波長が変動する色分離調整部として機能する。そして、緑色成分光(第2色成分光)の偏光方向と青色成分光(第3色成分光)の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する。
さらに、反射型偏光板で構成されるワイヤーグリッド72には、偏光方向が異なる緑色成分光(第2色成分光)と青色成分光(第3色成分光)が入射する。そして、緑色成分光を反射し、青色成分光を透過する色分離部として機能する。
従って、色分離部では、波長だけではなく偏光方向によっても、第2色成分光と第3色成分光とを分離することができるほか、色分離調整部にて変調された色成分光の波長範囲によって、分離される波長範囲が変動させることができる。
[第2実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第2実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図面において、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付すものとする。また、第1実施形態と同一の構成は説明を省略する。
図9は、第2実施形態に係る投写型映像表示装置200の構成を示す図である。図9に示すように、投写型映像表示装置200は、投写レンズユニット110と、照明装置220とを有する。照明装置220は、特定の波長帯域の色成分光の偏光方向を変調するカラースイッチ66と、反射型偏光板であるワイヤーグリッド78とを有する点が、第1実施形態の構成と異なる。
カラースイッチ66は、ワイヤーグリッド72を透過した青色成分光Bの一部をS偏光からP偏光に変調する第3色分離調整部である。言い換えると、カラースイッチ66は、青色成分光Bの主な光を、偏光方向を変調せずに透過させる。ワイヤーグリッド78は、P偏光の光を反射し、S偏光の光を透過する。すなわち、カラースイッチ66において変調されずに透過したP偏光の青色成分光Bは、ワイヤーグリッド78によって反射され、液晶パネル30Bへ導かれる。これにより、第1実施形態におけるλ/2板75が不要となり、光学部品の数を減らすことができる。
一方、カラースイッチ66においてS偏光に変調された青色成分光Bは、ワイヤーグリッド78を透過する。ワイヤーグリッド78は、ワイヤーグリッド72によって分離された青色成分光B(分離対象光)の光軸に対して所定の傾斜角度(略45°)を有する。反射ミラー82は、ワイヤーグリッド73によって反射されたP偏光の青色成分光Bを反射して、青色成分光Bを液晶パネル30Bに導く。
(色分離調整部の切替)
以下において、第2実施形態に係る色分離調整部の切り替えについて、図面を参照しながら説明する。なお、上述したカラースイッチ66が第3色分離調整部である。
図10は、第2実施形態に係るカラースイッチ66の切替動作を説明するための図である。カラースイッチ66は、特定の波長領域に対し、S偏光からP偏光へ、あるいは、P偏光からS偏光への変調を行う2枚のカラースイッチ素子66a、66bから構成されている。この2枚の素子のうち、一方のカラースイッチ素子66aがON状態のときは、基準カットオフ波長λbgを境にして、基準カットオフ波長λbgより短波長側の青色成分光Bが変調されずに透過する。また、2枚の素子のうち、他方のカラースイッチ素子66bがON状態のときは、基準カットオフ波長λbgよりも短波長側に位置するカットオフ波長λbを境にして、カットオフ波長λbより短波長側の青色成分光Bが変調されずに透過する。
すなわち、カラースイッチ66に基準カットオフ波長λbgより短波長領域の青色成分光Bが入射した場合、カラースイッチ素子66aをONにすると、入射した全ての青色成分光Bは変調されずに透過する。後段に配置されたワイヤーグリッド78は、P偏光の光を反射し、S偏光の光を透過するので、入射した全ての青色成分光Bが液晶パネル30Bの方へ導かれる。
一方、カラースイッチ素子66bをONにすると、カットオフ波長λbより長波長側の光がS偏光へ変調される。したがって、カラースイッチ素子66aがONの場合より、液晶パネル30Bの方へ導かれる青色成分光Bの光量は減少するが、色純度が高い青色成分光Bが液晶パネル30Bの方へ導かれる。このとき、λbからλbgまでの青色成分光BはS偏光に変調されるので、ワイヤーグリッド78を透過して除去される。本形態の場合、第1実施形態のλ/2板75を省くことができ、カラースイッチ素子66aを省略することも可能である。
(作用及び効果)
第2実施形態に係る照明装置220(又は、投写型映像表示装置200)では、第1実施形態と同様に、カラースイッチ66は色分離調整部として機能する。そして、反射型偏光板で構成されるワイヤーグリッド78には、偏光方向が異なる青色成分光の一部の波長領域と他の波長領域とが入射して、色分離部として機能する。カラースイッチ66による偏光方向の設定や、ワイヤーグリッド78による反射・透過の設定は、適宜容易に行うことができる。
従って、照明装置220(又は、投写型映像表示装置200)は、装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することができる。
[第3実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第3実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図面において、第1実施形態または第2実施形態と同一の構成には同一の符号を付すものとする。また、第1実施形態または第2実施形態と同一の構成は説明を省略する。
図11は、第3実施形態に係る投写型映像表示装置300の構成を示す図である。図11に示すように、投写型映像表示装置300は、投写レンズユニット110と、照明装置320とを有する。
図11に示すように、照明装置320は、光源10と、PBS(Polarized Beam Splitter)アレイ20と、複数の液晶パネル30(液晶パネル30R、液晶パネル30G、液晶パネル30B)と、クロスダイクロイックプリズム50とを有する。また、照明装置320は、特定の波長帯域の色成分光の偏光方向を変調するカラースイッチ67と、反射型偏光板であるワイヤーグリッド71と、位相差板であるλ/2板75と、反射ミラー81、82、83と、カラーフィルタ91と、ダイクロイックミラー95とを有する。
カラースイッチ67は、第1実施形態と同様に、光源10が発する白色光のうち赤色成分光Rの偏光方向をS偏光からP偏光に変調する第1色分離調整部である。詳細は後述するが、カラースイッチ67は、図12(a)、(b)に示すように、光源10からの光の光軸を通る境界を境にして2つの領域あるいは3つの領域に分割される。
ダイクロイックミラー95は、緑色成分光Gを反射し、青色成分光Bを透過する。すなわち、ワイヤーグリッド71によって分離された合成光を緑色成分光Gと青色成分光Bとに分離する第2色分離部である。ダイクロイックミラー95は、ワイヤーグリッド71によって分離された合成光(分離対象光)の光軸に対して所定の傾斜角度(略45°)を有する。ダイクロイックミラー95は、緑色成分光Gを反射して液晶パネル30Gに導く。
反射ミラー82、83は、S偏光の青色成分光Bを、液晶パネル30Bへ導く。反射ミラー82と液晶パネル30Bとの間には、λ/2板75が配置され、S偏光の青成分光BはP偏光となって液晶パネル30Bに入射する。なお、λ/2板75は、ダイクロイックミラー95から液晶パネル30Bまでの光路上であればよいが、反射ミラー82、83の反射効率を考慮すると、反射ミラー82の後にS偏光からP偏光にするのが望ましい。
(色分離調整部の切替)
以下において、第3実施形態に係る色分離調整部の切り替えについて、図面を参照しながら説明する。なお、上述したカラースイッチ67が色分離調整部である。
図12及び図13は、第3実施形態に係るカラースイッチ67の構成を説明するための図である。図12(a)に示すように、カラースイッチ67は、光源10からの光の光軸を通る境界を境にして、制御領域Aと制御領域Bとに分割されている。また、制御領域Aおよび制御領域Bのそれぞれは、第1実施形態および第2実施形態と同様に、互いに異なる特定の波長領域に対し、S偏光からP偏光へ、あるいは、P偏光からS偏光への変調を行う2枚のカラースイッチ素子から構成されている。
具体的には、図13に示すように、カラースイッチ67の制御領域AをON−OFF状態とし、カラースイッチ67の制御領域BをOFF−ON状態とする。液晶パネル30Rへは、制御領域Aを透過した光と制御領域Bを透過した光とが重畳される。したがって、図13下段のように、基準カットオフ波長λgrからカットオフ波長λrまでの光は、透過量が徐々に増加する特性を有するカラースイッチ67を実現することができる。また、図12(b)に示すように、制御領域を3分割、あるいは、それ以上に分割してカラースイッチ素子のON/OFFを制御すれば、基準カットオフ波長λgrからカットオフ波長λrまでの透過量を特性を、線形以外にも、変化させることが可能となる。
(作用及び効果)
第3実施形態に係る照明装置320(又は、投写型映像表示装置300)では、第1実施形態と同様に、カラースイッチ67は色分離調整部として機能する。そして、反射型偏光板で構成されるワイヤーグリッド78には、偏光方向が異なる緑色成分光および青色成分光と、赤色成分光とが入射して、色分離部として機能する。カラースイッチ67によるカットオフ波長の閾値や範囲の設定は、適宜容易に行うことができる。
従って、照明装置320(又は、投写型映像表示装置300)は、装置の大きさを維持しながら、色再現性を簡易に調整することができる。
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した実施形態では、光源10が発する白色光を均一化する光均一化部としてフライアイレンズユニット20を用いたが、これに限定されるものではない。具体的には、ロッドインテグレータを光均一化部として用いてもよい。
あるいは、上述した実施形態では、光源10が発する白色光を赤色成分光、緑色成分光、青色成分光の順に分離したが、青色成分光、緑色成分光、赤色成分光の順に分離にしてもよい。
本発明の第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る色分離調整手段の構成を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る第1色分離調整手段のカラースイッチ素子の切替動作を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る第1色分離調整手段の切替動作を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る第2色分離調整手段のカラースイッチ素子の切替動作を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る第2色分離調整手段の切替動作を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る第3色分離調整手段の切替動作を説明するための図である。 本発明の第1実施形態に係る色成分光の分配を説明するための図である。 本発明の第2実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る第3色分離調整手段の切替動作を説明するための図である。 本発明の第3実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る第1色分離調整手段の構成を説明するための図である。 本発明の第3実施形態に係る第1色分離調整手段の切替動作を説明するための図である。
符号の説明
10 … 光源
20 … PBSアレイ
30 … 液晶パネル(30R:赤色用液晶パネル、30G:緑色用液晶パネル、30B:青色用液晶パネル)
50 … クロスダイクロイックプリズム
61、62、63、66、67 … カラースイッチ
71、72、73、78 … ワイヤーグリッド
75 … λ/2板
81、82、83 … 反射ミラー
91、92 … カラーフィルタ
95 … ダイクロイックミラー
100、200、300 … 投写型映像表示装置
110 … 投写レンズユニット
120、220、320 … 照明装置

Claims (5)

  1. 光源と、前記光源が発する白色光を第2色成分光及び第3色成分光を含む合成光と第1色成分光とに分離する第1色分離部と、前記第1色分離部によって分離された前記合成光を前記第2色成分光と前記第3色成分光とに分離する第2色分離部と、前記第1色分離部によって分離された前記第1色成分光を変調する第1光変調素子と、前記第2色分離部によって分離された前記第2色成分光を変調する第2光変調素子と、前記第2色分離部によって分離された前記第3色成分光を変調する第3光変調素子とを備える照明装置において、
    前記光源と前記第1色分離部との間に間挿され、前記合成光の偏光方向と前記第1色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第1色分離調整部を備え、
    前記第1色分離部は、反射型偏光板で構成されることを特徴とする照明装置。
  2. 請求項1記載の照明装置において、
    前記第1色分離部と前記第2色分離部との間に間挿され、前記第2色成分光の偏光方向と前記第3色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第2色分離調整部をさらに備えることを特徴とする照明装置。
  3. 請求項2記載の照明装置において、
    前記第2色分離部は、反射型偏光板で構成されることを特徴とする照明装置。
  4. 請求項1記載の照明装置において、
    前記第2色分離部と前記第3光変調素子との間に間挿され、反射型偏光板で構成され、前記第2色分離部から前記第3光変調素子へ前記第3色成分光を導く導光素子と、
    前記第2色分離部と前記導光素子との間に間挿され、前記第3色成分光の一部の波長領域の偏光方向と前記第3色成分光の他の波長領域の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第3色分離調整部と、
    を備えることを特徴とする照明装置。
  5. 光源と、前記光源が発する白色光を第2色成分光及び第3色成分光を含む合成光と第1色成分光とに分離する第1色分離部と、前記第1色分離部によって分離された前記合成光を前記第2色成分光と前記第3色成分光とに分離する第2色分離部と、前記第1色分離部によって分離された前記第1色成分光を変調する第1光変調素子と、前記第2色分離部によって分離された前記第2色成分光を変調する第2光変調素子と、前記第2色分離部によって分離された前記第3色成分光を変調する第3光変調素子と、前記第1光変調素子から出射された色成分光、前記第2光変調素子から出射された色成分光及び前記第3光変調素子から出射された色成分光を投写する投写レンズユニットと、を備える投写型映像表示装置において、
    前記光源と前記第1色分離部との間に間挿され、前記合成光の偏光方向と前記第1色成分光の偏光方向とが異なる偏光方向となるように変調する第1色分離調整部を備え、
    前記第1色分離部は、反射型偏光板で構成されることを特徴とする投写型映像表示装置。
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