JP2729791B2 - 光偏光装置及び光偏光装置を備えるプロジェクター - Google Patents

光偏光装置及び光偏光装置を備えるプロジェクター

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JP2729791B2 JP62013338A JP1333887A JP2729791B2 JP 2729791 B2 JP2729791 B2 JP 2729791B2 JP 62013338 A JP62013338 A JP 62013338A JP 1333887 A JP1333887 A JP 1333887A JP 2729791 B2 JP2729791 B2 JP 2729791B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、互いに色が異なる複数の直線偏光光を形成
する光偏光装置及びその光偏光装置を備えたプロジェク
ターに関するものである。 <従来の技術> 従来の液晶ディスプレイプロジェクターとしては、図
2に示すような構成が知られている。 すなわち、光源1より発生した白色光はコンデンサレ
ンズ2を介してダイクロイックプリズム3に入射される
と、赤・緑・青に分けられ、各色成分はその一部、例え
ば赤及び青は全反射ミラーで反射されてから、それぞれ
液晶ディスプレイ5,6,7により透過率変化として変調さ
れ、さらに変調された赤・緑・青の各成分はダイクロイ
ックミラー8によって合成され、投射レンズ9によりス
クリーン10に投影されるものである。 <発明が解決しようとする課題> ところで、前述従来例において、液晶ディスプレイ5,
6,7はその特性を生かすため、直交して置かれた偏光板
と液相層から成っており、これによって赤・緑・青の各
成分の内、偏光板と平行な偏光方向のものは通過する
が、垂直のものは遮断されて吸収されてしまう。 このようなタイプでは光利用効率が50%以上になるこ
とはなく、スクリーン照度が低いという問題があった。
なお、スクリーン照度を上げるために光源1又はレンズ
2,9を大きなものに変えると、装置が重く、かつ高価に
なってしまうという問題点があった。 本発明は、前述従来例の問題点に鑑み、例えば、従来
と同じ光源及びレンズを使用したままでも液晶ディスプ
レイで利用される光量を増加できる光偏光装置及びその
光偏光装置の使用により光の利用効率を向上したプロジ
ェクターを提供することを目的とする。 <課題を解決するための手段> 前述の目的を達成するために、本発明は互いに色が異
なる複数の直線偏光光を形成する光偏光装置であって、
入射光を第1の色光の互いに偏光方向が直交する2つの
偏光成分の内の一方の偏光成分と前記第1の色光以外の
色光の互いに直交する2つの偏光成分及び前記第1の色
光の前記2つの偏光成分の内の他方の偏光成分とに分割
する第1のビームスプリッターと、前記第1の色光の前
記一方の偏光成分の偏光方向と前記第1の色光の前記他
方の偏光成分の偏光方向を一致させるための第1の偏光
方向回転手段と、前記第1の色光以外の色光の前記2つ
の偏光成分及び前記第1の色光の前記他方の偏光成分を
含む光を前記第1の色光以外の色光の前記2つの偏光成
分と前記第1の色光の前記他方の偏光成分とに分割し、
前記第1の色光の前記他方の偏光成分を前記第1の色光
の前記一方の偏光成分の進行方向と同じ方向へ偏向する
第2のビームスプリッターと、前記第1の色光以外の色
光の前記2つの偏光成分を含む光を第2の色光の互いに
偏光方向が直交する2つの偏光成分の内の一方の偏光成
分と前記第2の色光以外の色光の互いに偏光方向が直交
する2つの偏光成分及び前記第2の色光の前記2つの偏
光成分の内の他方の偏光成分とに分割する第3のビーム
スプリッターと、前記第2の色光の前記一方の偏光成分
の偏光方向と前記第2の色光の前記他方の偏光成分の偏
光方向を一致させるための第2の偏光方向回転手段と、
前記第2の色光以外の色光の前記2つの偏光成分及び前
記第2の色光の前記他方の偏光成分を含む光を前記第2
の色光以外の色光の前記2つの偏光成分と前記第2の色
光の前記他方の偏光成分とに分割し、前記第2の色光の
前記他方の偏光成分を前記第2の色光の前記一方の偏光
成分の進行方向と同じ方向へ偏向する第4のビームスプ
リッターとを有するものである。 また、前記第2の色光以外の色光である第3の色光を
互いに偏光方向が直交する2つの偏光成分に分割する第
5のビームスプリッターと、前記第3の色光の前記2つ
の偏光成分の内の一方の偏光成分の偏光方向と他方の偏
光成分の偏光方向を一致させるための第3の偏光方向回
転手段と、前記第3の色光の他方の偏光成分を前記第3
の色光の前記一方の偏光成分の進行方向と同じ方向へ偏
向する第6のビームスプリッターとを有することができ
る。 また、前記各色光が、赤色の光と緑色の光と青色の光
であることが好ましい。 また、前記光偏光装置と、前記第1及び第2のビーム
スプリッターと前記第1の偏光方向回転手段により形成
された前記第1の色光の互いに偏光方向が等しい2つの
偏光成分により照明される第1の液晶ディスプレイと、
前記第3及び第4のビームスプリッターと前記第2の偏
光方向回転手段により形成された前記第2の色光の互い
に偏光方向が等しい2つの偏光成分により照明される第
2の液晶ディスプレイと、前記第5及び第6のビームス
プリッターと前記第3の偏光方向回転手段により形成さ
れた前記第3の色光の互いに偏光方向が等しい2つの偏
光成分により照明される第3の液晶ディスプレイとを有
するプロジェクターにするものである。 <作用> 光源からの入射光は、各色光毎に、まず第1,第3及び
第5のビームスプリッターにより垂直偏光成分(以下
「垂直成分」という)と平行偏光成分(以下「平行成
分」という)とに分けられ、このうち垂直成分は反射し
て液晶ディスプレイに入射し、また平行成分は偏光方向
回転手段で垂直成分に変換され、次の第2,第4及び第6
の偏光ビームスプリッターによって反射されて前述の垂
直成分と同様に液晶ディスプレイに入射される。これに
より液晶ディスプレイには100%近くの光が入射するの
で、光利用効率を上げることができかつ装置全体が小型
になる。 また、この光偏光装置を備えた液晶ディスプレイプロ
ジェクターはスクリーン上の明るさを非常に改善し、重
量も軽量となる。 <実施例> 以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説明する。 11は光源、12はコンデンサレンズ、である。13,14,15
は光偏光装置となる光偏光素子であり、該光偏光素子13
は赤色光の600〜700μmの波長特性を持つ第1及び第2
の偏光ビームスプリッター13a,13bと偏光ビームスプリ
ッター13a,13bに挟まれた偏光方向回転手段である90゜
回転のTN液晶13cから形成され、該光偏光素子14は緑色
光の500〜600μmの波長特性を持つ第3及び第4の偏光
ビームスプリッター14a,14bと偏光ビームスプリッター1
4a,14bに挟まれた偏光方向回転手段である90゜回転のTN
液晶14cから形成され、該光偏光素子15は青色光の400〜
500μmの波長特性を持つ第5及び第6の偏光ビームス
プリッター15a,15bと偏光ビームスプリッター15a,15bに
挟まれた偏光方向回転手段である90゜回転のTN液晶15c
から形成されている。16,17,18は液晶ディスプレイで、
それぞれ光偏光素子13,14,15から赤・緑・青の各成分を
変調するようになっている。 以上の構成の本実施例において、光源11から発生した
白色光はコンデンサレンズ12を介して偏光ビームスプリ
ッター13aに入射され、白色光の赤色成分のうち垂直成
分Rsは反射され、その平行成分と緑色成分、青色成分は
そのまま通過する。反射された赤色成分の垂直成分Rsは
液晶ディスプレイ16に入射され、通過した赤色成分の平
行成分はTN液晶13cに入射されるが、TN液晶13cの分子は
90゜ねじれたままの状態であるため、この平行成分もね
じれに沿って通過し、最終的には垂直成分Rsとなって出
てくる。この赤色成分の垂直成分Rsは偏光ビームスプリ
ッター13bとにより反射されて液晶ディスプレイ16に入
射される。 さらに、偏光ビームスプリッター13bを通過した緑色
成分と青色成分の光は偏光ビームスプリッター14aに入
射されるが、緑色成分の垂直成分Gsは反射され、その平
行成分と青色成分はそのまま通過し、この平行成分はTN
液晶14cを通過した後、垂直成分Gsになってから偏光ビ
ームスプリッター14bに反射され、この垂直成分Gsはと
もに液晶ディスプレイ17に入射される。 また、偏光ビームスプリッター14bを通過した青色成
分の光は偏光ビームスプリッター15aに入射され、その
垂直成分Bsは反射され、その平行成分は偏光ビームスプ
リッター15aを通過し、TN液晶15cにより垂直成分Bsに変
換されてから偏光ビームスプリッター15bに反射され、
この両垂直成分Bsはともに液晶ディスプレイ18に入射さ
れる。 なお、赤・緑・青の各成分の垂直成分及び平行成分以
外は偏光ビームスプリッター15bを通過してしまう。 このような光偏光素子を用いると、従来、液晶ディス
プレイの偏光板によって50%以下に抑えられていた入射
光量は増倍し、結果的に液晶ディスプレイの透過率が上
がったことになるため、スクリーン照度も光源、レンズ
を変えることなく約2倍になる。また、液晶ディスプレ
イの偏光板の使用の有無にかかわらず、それによる熱吸
収から生じる劣化も減少し、液晶ディスプレイの寿命、
色再現性が改善される。 なお、光の平行成分を垂直成分に変換する場合、波長
板が使用できるが、本実施例のようにTN液晶を使えば波
長範囲を厳密にしなくてもよい。 <発明の効果> 以上説明したように、本発明の光偏光装置は互いに色
が異なる複数の偏光光を形成する装置であって、入射光
を互いに偏光方向が異なる2つの偏光成分に分割するビ
ームスプリッターと前記2つの偏光成分の内の一方の偏
光成分の偏光状態と他方の偏光成分の偏光状態を一致さ
せるための偏光方向回転手段と前記他方の偏光成分を前
記一方の偏光成分の進行方向と同じ方向に偏向するビー
ムスプリッターとを各色の光毎に設けたことにより、ま
た、前記各色光が赤色の光と緑色の光と青色の光である
ことにより、光の利用効率を上げることができる。 また、本発明のプロジェクターは前記光偏光装置と前
記各色光の偏向方向が等しい2つの偏光成分により照明
される複数の液晶ディスプレイとを有することにより、
例えば、3板式液晶液晶ディスプレイプロジェクターと
して、スクリーン上の明るさを改善することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る一実施例の光偏光装置を備えた液
晶ディスプレイプロジェクターの構成図、第2図は従来
例の液晶ディスプレイプロジェクターの構成図である。 11……光源、12……コンデンサレンズ、13,14,15……光
偏光素子、13a,13b,14a,14b,15a,15b……偏光ビームス
プリッター、13c,14c,15c……TN液晶(偏光方向回転手
段)、16,17,18……液晶ディスプレイ。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.互いに色が異なる複数の直線偏光光を形成する光偏
    光装置であって、 入射光を第1の色光の互いに偏光方向が直交する2つの
    偏光成分の内の一方の偏光成分と前記第1の色光以外の
    色光の互いに直交する2つの偏光成分及び前記第1の色
    光の前記2つの偏光成分の内の他方の偏光成分とに分割
    する第1のビームスプリッターと、 前記第1の色光の前記一方の偏光成分の偏光方向と前記
    第1の色光の前記他方の偏光成分の偏光方向を一致させ
    るための第1の偏光方向回転手段と、 前記第1の色光以外の色光の前記2つの偏光成分及び前
    記第1の色光の前記他方の偏光成分を含む光を前記第1
    の色光以外の色光の前記2つの偏光成分と前記第1の色
    光の前記他方の偏光成分とに分割し、前記第1の色光の
    前記他方の偏光成分を前記第1の色光の前記一方の偏光
    成分の進行方向と同じ方向へ偏向する第2のビームスプ
    リッターと、 前記第1の色光以外の色光の前記2つの偏光成分を含む
    光を第2の色光の互いに偏光方向が直交する2つの偏光
    成分の内の一方の偏光成分と前記第2の色光以外の色光
    の互いに偏光方向が直交する2つの偏光成分及び前記第
    2の色光の前記2つの偏光成分の内の他方の偏光成分と
    に分割する第3のビームスプリッターと、 前記第2の色光の前記一方の偏光成分の偏光方向と前記
    第2の色光の前記他方の偏光成分の偏光方向を一致させ
    るための第2の偏光方向回転手段と、 前記第2の色光以外の色光の前記2つの偏光成分及び前
    記第2の色光の前記他方の偏光成分を含む光を前記第2
    の色光以外の色光の前記2つの偏光成分と前記第2の色
    光の前記他方の偏光成分とに分割し、前記第2の色光の
    前記他方の偏光成分を前記第2の色光の前記一方の偏光
    成分の進行方向と同じ方向へ偏向する第4のビームスプ
    リッターとを有することを特徴とする光偏光装置。 2.前記第2の色光以外の色光である第3の色光を互い
    に偏光方向が直交する2つの偏光成分に分割する第5の
    ビームスプリッターと、前記第3の色光の前記2つの偏
    光成分の内の一方の偏光成分の偏光方向と他方の偏光成
    分の偏光方向を一致させるための第3の偏光方向回転手
    段と、前記第3の色光の他方の偏光成分を前記第3の色
    光の前記一方の偏光成分の進行方向と同じ方向へ偏向す
    る第6のビームスプリッターとを有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の光偏光装置。 3.前記各色光が、赤色の光と緑色の光と青色の光であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光偏光
    装置。 4.特許請求の範囲第2項または第3項記載の光偏光装
    置と、前記第1及び第2のビームスプリッターと前記第
    1の偏光方向回転手段により形成された前記第1の色光
    の互いに偏光方向が等しい2つの偏光成分により照明さ
    れる第1の液晶ディスプレイと、前記第3及び第4のビ
    ームスプリッターと前記第2の偏光方向回転手段により
    形成された前記第2の色光の互いに偏光方向が等しい2
    つの偏光成分により照明される第2の液晶ディスプレイ
    と、前記第5及び第6のビームスプリッターと前記第3
    の偏光方向回転手段により形成された前記第3の色光の
    互いに偏光方向が等しい2つの偏光成分により照明され
    る第3の液晶ディスプレイとを有することを特徴とする
    プロジェクター。
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