JP3082366U - 液晶プロジェクタのビーム分割システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一色光ビームに混在したストレイ・ライト
を大幅に低減し、出力画像の色純度とコントラストを大
幅に向上する液晶プロジェクタのビーム分割システムを
提供する。 【解決手段】 本考案のビーム分割システム３０は、３
組の液晶パネル４０〜４２の入射面に各液晶パネルに入
る光ビームの色をろ過するためのフィルタ５０〜５２が
それぞれ配置される。これらのフィルタは、所定の色光
を吸収または反射することができる。前記各液晶パネル
の光ビームの入射面に配置されたフィルタによって、所
定の色光に混在しているストレイ・ライトが、それぞれ
対応するフィルタに吸収、又は反射される。従って、ビ
ーム分割システム３０の各色の出力光ビームには、最低
限のストレイ・ライトのみが残るため、投射画像の色の
純度とコントラストが大幅に向上される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、液晶プロジェクタのビーム分割システムに関し、特に濾光設計を有 し、ストレイ・ライトを低減できるビーム分割システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在、反射型液晶プロジェクタは広く使用されており、その主要な光学機構は ビーム分割システムを含む。反射型液晶プロジェクタにおいて、ビーム分割シス テムが一般に偏光ビームスプリッタ(Polarization Beam Splitter, PBS)と反射 型ＴＮ(twisted nematic) 液晶パネルなどの光学素子から構成される。光路配置 の方式は離軸(off-axis)及び同軸(on-axis)があり、同軸の光路配置は設計及び 製造に有利ではあるが、高いコントラストが得られないなどの欠点がある。

【０００３】 図１は、従来のビーム分割システム１０の光路を示す横断面図である。このビ ーム分割システムは、４組の偏光ビームスプリッタと赤青緑の３原色光の反射型 ＴＮ液晶パネルから構成され、同軸の光路配置を採用する。図１に示すように、 ビーム分割システム１０は、４組の偏光ビームスプリッタ１１〜１４と、４組の 偏光フィルタ１５〜１８と、緑色反射型ＴＮ液晶パネル２０と、青色反射型ＴＮ 液晶パネル２１と、赤色反射型ＴＮ液晶パネル２２と、ポラライザ１９と、を含 む。各偏光ビームスプリッタは、それぞれ２つのプリズムを有し、即ち、偏光ビ ームスプリッタ１１はプリズム１１１、１１２を、偏光ビームスプリッタ１２は プリズム１２１、１２２を、偏光ビームスプリッタ１３はプリズム１３１、１３ ２を、偏光ビームスプリッタ１４はプリズム１４１、１４２を、それぞれ有する 。

【０００４】 ビーム分割システム１０の光源１は、Ｓ態の偏光のビーム２を生成する。この 偏光ビーム２は、ビーム分割システム１０において３原色光の液晶パネル２０、 ２１、２２に反射される。なお、前記３原色光の液晶パネル２０、２１、２２が 投射される予定の画像信号を受けるため、３原色光の液晶パネル２０、２１、２ ２に反射され、ビーム分割システム１０から離れた光ビームは、この信号に基づ き、投射される予定の画像を投射する。

【０００５】 偏光フィルタ１５〜１８は、位相リターダ(retarder)から構成され、所定の色 の偏光ビームをろ過することができる。そのうち、偏光フィルタ１５、１８は、 通過した赤色と青色光ビームの偏光状態を維持しながら、通過した緑色光ビーム の偏光状態をＳ態からＰ態に変換させる。一方、偏光フィルタ１６、１７は、通 過した青色光ビームの偏光状態を維持しながら、通過した赤色光ビームの偏光状 態をＳ態からＰ態に変換させる。

【０００６】 図１に示すように、偏光ビーム２は、プリズム１１１、１１２のインターフェ ースに到達すると、Ｓ態にある赤青色光成分２ａが反射され偏光フィルタ１６へ 進行するが、Ｐ態にある緑色光成分２ｂがプリズム１１２を透過し偏光ビームス プリッタ１２に入る。

【０００７】 さらに、緑色光成分２ｂは、プリズム１２１、１２２のインターフェースを通 過した後、緑色の液晶パネル２０に反射されＰ態からＳ態の緑色光ビーム３ｂに 変換する。そして、緑色光ビーム３ｂは引き続き偏光ビームスプリッタ１４に入 り、プリズム１４１、１４２のインターフェースに反射され偏光フィルタ１８を 通過する。そこで、偏光フィルタ１８を通過した緑色光ビーム３ｂは、Ｓ態から Ｐ態に変換し、最後にＰ態のポラライザ１９を通過し投射画像の緑色光成分４ｂ となる。

【０００８】 同じように、偏光フィルタ１６は、通過した赤青色光成分２ａを、Ｓ態に維持 する青色光ビーム２１ａとＳ態からＰ態に変換する赤色光ビーム２１ｂと、に分 ける。そのうち、赤色光ビーム２１ｂはプリズム１３１、１３２のインターフェ ースを通過し、赤色の液晶パネル２２に反射されＳ態の赤色光ビーム２２ｂに変 換し、そして偏光フィルタ１７を通過する。そこで、偏光フィルタ１７を通過し た赤色光ビーム２２ｂは、Ｓ態からＰ態に変換し、そして偏光ビームスプリッタ １４、偏光フィルタ１８及びポラライザ１９を順に通過し投射画像の赤色光成分 ２３ｂとなる。

【０００９】 一方、青色光ビーム２１ａは、プリズム１３１、１３２のインターフェース及 び青色の液晶パネル２０に反射され、偏光ビームスプリッタ１４に入るＰ態の青 色光ビーム２２ａに変換し、そして偏光フィルタ１７、プリズム１４１と１４２ 、偏光フィルタ１８及びポラライザ１９を順に通過し投射画像の青色光成分２３ ａとなる。それで、赤青緑の３つのＰ態の光成分２３ｂ、２３ａ、４ｂを重ねる ことによってＬＣＤプロジェクタの投射画像を形成する。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、実際に、偏光ビームスプリッタを構成するプリズムは、その表面の塗 膜が理想的でないため、そのコントラストが比較的低くなり、即ち、偏光ビーム スプリッタの２つのプリズムのインターフェースを透過したＰ態の光ビームの透 過率とＳ態の光ビームの透過率との比較値が小さくなる。

【００１１】 言い換えれば、プリズム１１１と１１２とのインターフェースを透過したＰ態 の緑色光成分２ｂには、一部のＳ態の赤青色光成分が混在する。これらのストレ イ・ライトが緑色の液晶パネル２０の偏光と反射を受けることにより、結像用の 緑色光成分４ｂにも一部の赤青色光成分が混在するようになり、投射画像のコン トラストを影響する。同じように、Ｓ態の赤青色光成分２ａにも一部のＰ態の緑 色光成分が混在し、これらのストレイ・ライトが青色の液晶パネル２１または赤 色の液晶パネル２２にそれぞれ反射され、最後に出力した青色光成分２３ａまた は赤色光成分２３ｂの一部になり、そのため、投射画像の色の純度とコントラス トに大きな影響を与える。

【００１２】 なお、透過型液晶投影機プロジェクタにも、上記反射型液晶プロジェクタと同 様に、ストレイ・ライトが発生する問題があるので、その投射画像の色の純度と コントラストにも大きく影響される。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述の問題を鑑みてなされたものであって、好適なコントラストを 有する液晶プロジェクタのビーム分割システムを提供することを目的とする。

【００１４】 この目的を達成するために、本考案に係わる液晶プロジェクタのビーム分割シ ステムは、液晶プロジェクタの光源からの光ビームと投射される予定の画像信号 を受け、その画像を出力する液晶プロジェクタのビーム分割システムであって、 所定の色光の偏光状態を変換するための複数の偏光フィルタと、前記偏光フィル タの光路上に配置され、一対のプリズムをそれぞれ有し、入射した各色の偏光ビ ームをスプリットする複数の偏光ビームスプリッタと、３色のいずれの偏光ビー ムをそれぞれ反射すると共に、その偏光状態を変換する３組の液晶パネルと、を 備え、前記３組の液晶パネルにおいて、少なくとも１つの液晶パネルの入射面に 、当該液晶パネルに入射する光ビームの色をろ過するフィルタが配置されること を特徴とする。

【００１５】 これにより、それぞれの単一色光に混在したストレイ・ライトは、液晶パネル を通過する際に、液晶パネルの前に配置されたフィルタに吸収または反射される ため、それぞれの液晶パネルに入射する色の純度を保持することができる。また 、ビーム分割システムが出力した光ビームのストレイ・ライトを大幅に低減する ことで、ビーム分割システムの出力画像の色純度とコントラストを大幅に向上す ることができる。

【００１６】

【考案の実施の形態】

以下、図面を参照しながら本考案の実施の形態について説明する。

【００１７】 実施例１ 図２は、本考案の実施例１に係わる反射型液晶プロジェクタにおけるビーム分 割システムの光路を示す横断面図である。図２に示すように、本考案の実施例１ に係わる反射型液晶プロジェクタにおけるビーム分割システム３０は、図１に示 した従来のビーム分割システムと同様に、４組の偏光ビームスプリッタ３１〜３ ４と、４組の偏光フィルタ３５〜３８と、緑色の反射型ＴＮ液晶パネル４０と、 青色の反射型ＴＮ液晶パネル４１と、赤色の反射型ＴＮ液晶パネル４２と、ポラ ライザ３９と、を含む。また、各偏光ビームスプリッタは、それぞれ２つのプリ ズムを有し、即ち、偏光ビームスプリッタ３１はプリズム３１１、３１２を、偏 光ビームスプリッタ３２はプリズム３２１、３２２を、偏光ビームスプリッタ３ ３はプリズム３３１、３３２を、偏光ビームスプリッタ３４は、プリズム３４１ と３４２とをそれぞれ有する。

【００１８】 本考案のビーム分割システム３０が、従来のビーム分割システムと異なるのは 、３組の液晶パネル４０〜４２の入射面に各液晶パネルに入る光ビームの色をろ 過するためのフィルタ５０〜５２がそれぞれ配置されることである。フィルタ５ ０〜５２は濾光材または液晶パネルの表面に塗布され濾光効果を有する塗膜であ る。これらのフィルタは、所定の色光を吸収または反射することができる。例え ば、緑色の液晶パネル４０の光ビーム入射面に配置されたフィルタ５０は、赤青 光ビームを吸収または反射することができる。

【００１９】 換言すれば、前記各液晶パネルの光ビームの入射面に配置されたフィルタによ って、所定の色光に混在しているストレイ・ライトが、それぞれ対応するフィル タに吸収、又は反射される。例えば、緑色光ビーム４ｂに混在している赤青色ス トレイ・ライトは、緑色の液晶パネル４０に入る前に、フィルタ５０に吸収また は反射されることにより、最後に得られる緑色光成分５ｂにおける赤青色ストレ イ・ライトを最低限にすることができる。同様に、フィルタ５１は液晶パネル４ １に入射する緑赤色ストレイ・ライトをろ過でき、フィルタ５２は液晶パネル４ ２に入射する青緑色ストレイ・ライトをろ過する。従って、ビーム分割システム ３０の各色の出力光ビームには、最低限のストレイ・ライトのみが残るため、投 射画像の色の純度とコントラストが大幅に向上される。

【００２０】 実施例２ 図３は本考案の実施例２に係わる透過型液晶プロジェクタにおけるビーム分割 システムの光路を示す横断面図である。図３に示すように、本考案の実施例２に 係わる透過型液晶プロジェクタにおけるビーム分割システム６０は、２組のダイ クロイック(dichroic)素子６１、６２と、３組の反射鏡７１〜７３と、赤色の透 過型ＴＮ液晶パネル８０と、緑色の透過型ＴＮ液晶パネル８１と、青色の透過型 ＴＮ液晶パネル８２と、赤色のフィルタ８３と、緑色のフィルタ８４と、青色の フィルタ８５と、４組のプリズム９１〜９４と、を含む。なお、各ダイクロイッ ク素子は、例えば、光ビーム入射面がダイクロイックミラー(dichroic mirror) であるプリズムである。各プリズムは、表面にダイクロイック塗膜を塗布するこ とにより、入射された異なる色の偏光ビームを反射又は透過させる。。

【００２１】 なお、赤色のフィルタ８３は、緑青色光を吸収又は反射する濾光材或いは塗膜 である。緑色のフィルタ８４は、赤青色光を吸収又は反射する濾光材或いは塗膜 である。青色のフィルタ８５は、赤緑色光を吸収又は反射する濾光材或いは塗膜 である。

【００２２】 図３に示すように、まず、ビーム分割システム６０に入射する白色光源３がダ イクロイック素子６１によって赤色と青緑色の２つの光ビームにスプリットされ る。赤色光ビームは、反射鏡７１に反射され液晶パネル８０に投射されるが、緑 青色光ビームは、更にダイクロイック素子６２によって、緑色と青色との２つの 光ビームにスプリットされる。そして、緑色光ビームは、液晶パネル８１に投射 するが、青色光ビームは、反射鏡７２、７３に反射され液晶パネル８２に投射す る。そこで、各液晶パネルの偏光特性によって、透過した光ビームを所定の偏光 状態にさせる。最後に各液晶パネルを透過した３つの光ビームは、それぞれの偏 極性と色によって、プリズム・アセンブリの反射と透過を受けビーム分割システ ム６０の出力光ビームとなる。

【００２３】 しかしながら、ダイクロイック素子自身の材料はまだ理想的でないため各液晶 パネルに到達した光ビームに他の色のストレイ・ライトが混在しており、分光効 果が不充分である。そのため、ビーム分割システムの各色光ビームの出力が不純 であり、出力画像の色の純度とコントラストに大きな影響を与える。

【００２４】 本実施例に係わる透過型液晶プロジェクタにおけるビーム分割システムは、各 液晶パネルの光ビーム入射面にそれぞれフィルタ８３、８４、８５が配置される ことにより、各液晶パネルを通過する光ビームに混在したストレイ・ライトを低 減し、液晶パネルに入射する光ビームの純度を大幅に向上する。例えば、ダイク ロイック素子６１からスプリットされた赤色光ビームに少々の緑青ストレイ・ラ イトが混在してあり、これらのストレイ・ライトが液晶パネル８０に入射される 前に、赤色のフィルタ８３に吸収又は反射されることによって、液晶パネル８０ に入射する赤色光ビームの純度を大幅に向上する。同様に、緑色のフィルタ８４ と青色のフィルタ８５も同じ機能を果たしている。さらに、プロジェクタの分光 システム６０の設計に応じて、これらのフィルタ８３、８４および８５は、偏光 フィルタ（polarizer filter）に変えても良い。

【００２５】 以上、本考案の実施例を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、 この実施例に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更 等があっても本考案に含まれる。

【００２６】

【考案の効果】

本考案のビーム分割システムによれば、各反射型又は透過型の液晶パネルの前 にフィルタを配置することにより、これらのフィルタを通過したストレイ・ライ トがろ過されるため、ビーム分割システムの出力光ビームの色純度を大幅に向上 し、投射画像の色純度とコントラストを大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のビーム分割システムの光路を示す横断面
図である。

【図２】本考案の実施例１に係わる反射型液晶プロジェ
クタにおけるビーム分割システムの光路を示す横断面図
である。

【図３】本考案の実施例２に係わる透過型液晶プロジェ
クタにおけるビーム分割システムの光路を示す横断面図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 偏光ビーム ３ 白色光源 ２ａ 赤青光成分 ２ｂ 緑光成分 ３ｂ 緑光ビーム ４ｂ 緑光成分 ５ｂ 緑光成分 １０ ビーム分割システム １１、１２、１３、１４ 偏光ビームスプリッタ １５、１６、１７、１８ 偏光フィルタ １９ ポラライザ ２０、２１、２２、２３ 液晶パネル ２１ａ 青色光ビーム ２１ｂ 赤色光ビーム ２２ａ 青色光ビーム ２２ｂ 赤色光ビーム ２３ａ 青色光分量 ２３ｂ 赤色光成分 ３０ ビーム分割システム ３１〜３４ 偏光ビームスプリッタ ３５〜３８ 偏光フィルタ ３９ ポラライザ ４０〜４２ 液晶パネル ５１、５２ フィルタ ６０ ビーム分割システム ６１、６２ ダイクロイック素子 ７１〜７３ 反射鏡 ８０、８１、８２ 液晶パネル ８３ 赤色のフィルタ ８４ 緑色のフィルタ ８５ 青色のフィルタ ９１〜９４ プリズム １１１、１１２ プリズム １２１、１２２ プリズム １３１、１３２ プリズム １４１、１４２ プリズム ３１１、３１２ プリズム ３２１、３２２ プリズム ３３１、３３２ プリズム ３４１、３４２ プリズム

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶プロジェクタの光源からの光ビーム
   と投射される予定の画像信号を受け、その画像を出力す
   る液晶プロジェクタのビーム分割システムであって、 所定の光成分の光ビームの偏光状態を変換する複数の偏
   光フィルタと、 前記偏光フィルタの光路上に配置され、一対のプリズム
   をそれぞれ有し、入射した各色の偏光ビームをスプリッ
   トする複数の偏光ビームスプリッタと、 ３原色光の偏光ビームをそれぞれ反射すると共に、その
   偏光状態を変換する３組の液晶パネルとを備え、 前記３組の液晶パネルにおいて、少なくとも一つの液晶
   パネルの入射面に、当該液晶パネルに入射する光ビーム
   の色をろ過するフィルタが配置されることを特徴とする
   液晶プロジェクタのビーム分割システム。
2. 【請求項２】 前記フィルタは、濾光材または濾光効果
   を有する塗膜であることを特徴とする請求項１に記載の
   液晶プロジェクタのビーム分割システム。
3. 【請求項３】 前記液晶パネルは、反射型ＴＮ液晶パネ
   ルであることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジ
   ェクタのビーム分割システム。
4. 【請求項４】 液晶プロジェクタの光源からの光ビーム
   と投射される予定の画像信号を受け、その画像を出力す
   る液晶プロジェクタのビーム分割システムであって、 光源の光ビームを３つの色の光ビームに分ける複数のダ
   イクロイック素子と、 前記各色の光ビームをそれぞれ反射する複数のミラー
   と、 前記ダイクロイック素子或いは前記ミラーの反射した前
   記３色の光ビームを受け透過する３組の液晶パネルと、 前記液晶パネルから透過された前記各色の光ビームを反
   射や透過する複数のダイクロイック素子を有するプリズ
   ム・アセンブリとを備え、 前記液晶パネルにおいて、少なくとも一つの液晶パネル
   の入射面側に前記液晶パネルに入る光ビームの色をろ過
   するフィルタが配置されることを特徴とする液晶プロジ
   ェクタのビーム分割システム。
5. 【請求項５】 前記フィルタは、偏光フィルタであるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の液晶プロジェクタのビ
   ーム分割システム。
6. 【請求項６】 前記フィルタは、反射型又は透過型であ
   ることを特徴とする請求項１、４、５の何れかに記載の
   液晶プロジェクタのビーム分割システム。