JP3376001B2 - 画像投影装置 - Google Patents

画像投影装置

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JP3376001B2
JP3376001B2 JP06101293A JP6101293A JP3376001B2 JP 3376001 B2 JP3376001 B2 JP 3376001B2 JP 06101293 A JP06101293 A JP 06101293A JP 6101293 A JP6101293 A JP 6101293A JP 3376001 B2 JP3376001 B2 JP 3376001B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像投影装置に関し、例
えば液晶ライトバルブ等に表示された投影像原画をスク
リーン面上に拡大投影する際の装置全体の簡素化を図っ
た画像投影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりフィルム画像や液晶ライトバル
ブ等の投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するよう
にした画像投影装置が種々と提案されている。
【0003】図5は従来の反射型の液晶パネル(液晶ラ
イトバルブ)を用いて画像を投影する液晶プロジェクタ
ー(画像投影装置)の要部概略図である。
【0004】図中101は、画像を表示する液晶パネル
等の投影像原画、102はメタルハライドランプ等の白
色光源である。103はリフレクターであり、白色光源
102から発した光を効果的に液晶パネル101の方向
へ導くための放物面形状等反射面から成っている。
【0005】104はフィルターであり、白色光に含ま
れる紫外線と赤外線をカットしている。105は偏光ビ
ームスプリッターであり、光源102からの光のうちS
偏光成分を反射し、液晶パネル101に導き、かつ液晶
パネル101で画像情報に基づいて偏光方向が90度回
転したP偏光成分の光束を透過し、投射レンズ106に
導いている。
【0006】投射レンズ106は液晶パネル101の画
像をスクリーン面Sに投影している。107はコンデン
サーレンズであり、液晶パネル101に至る照明光を投
射レンズ106のパネル側瞳上に集光している。
【0007】図5の画像投影装置で液晶パネル101と
してカラー液晶を用いる場合には液晶パネルにR,G,
B色のカラーフィルターを設けるか又は図6に示すよう
な各要素を追加した装置により行っている。
【0008】図6において108は色分解手段であり、
内部にダイクロイック面を有し、入射光束を例えば青色
光、緑色光、赤色光の3つの色光に分解して射出してい
る。
【0009】101R,101G,101Bは各々投影
像原画としてのR色,G色,B色用の反射型の液晶パネ
ル(液晶装置)である。107R,107G,107B
は各々コンデンサーレンズである。
【0010】同図では光源102から放射した光束のう
ち偏光ビームスプリッター105によりS偏光成分のみ
を反射させた後、色分解手段108で所定の3つの色光
に分解して各々投影像原画101R,101G,101
Bを照明している。
【0011】液晶パネルの性質により投影像原画101
R,101G,101Bの各画素に基づいて偏光面を回
転した偏光(P偏光)が反射光として得られる。このと
きの投影像原画101R,101G,101Bに基づく
P偏光成分は偏光ビームスプリッター105を通過す
る。
【0012】これより投影像原画101R,101G,
101Bを色分解手段108を介して重ね合わせて投射
レンズ106によりスクリーン面S上に拡大投影してい
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来の画像投影装置に
おいては、液晶パネル101から出射した光束に含まれ
ノイズ光となるS偏光成分は前記偏光ビームスプリッタ
ー105のみで排除されていた。
【0014】一般に、このような構成では、液晶パネル
101から出射した光束の偏光ビームスプリッター10
5への入射角度のばらつきや、偏光ビームスプリッター
105の加工精度などが原因で、液晶パネル101から
出射したS偏光成分の一部が偏光ビームスプリッター1
05を透過してしまうことがある。
【0015】それによって、液晶パネル101から出射
したS偏光成分もスクリーンSに投影されてしまい、ス
クリーン上での投影画像のコントラストが低下してしま
うという問題があった。
【0016】本発明では、液晶パネルから出射した光の
S偏光成分を適切に除去し、スクリーン面上にコントラ
ストの高い画像を投影することができる画像投影装置の
提供を目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の画像投
影装置は、光源からの光を偏光ビームスプリッターに導
き、該偏光ビームスプリッターからの第1偏光成分を有
する光で反射型画像形成手段を照明し、該反射型画像形
成手段により前記第1偏光成分を有する光の所望の部分
を前記第1偏光成分と偏光方向が直交する第2偏光成分
を有する光に変換した後で、前記第1偏光成分及び前記
第2偏光成分を有する光を前記偏光ビームスプリッター
に導き、前記反射型画像形成手段からの前記第1偏光成
分及び第2偏光成分を有する光のうち、前記第2偏光成
分を有する光を前記偏光ビームスプリッターを介して投
影手段に導き、前記投影手段に導いた光で被投影面に画
像を投影する画像投影装置であって、前記偏光ビームス
プリッターと前記投影手段の間に、前記第2偏光成分を
有する光を前記投影手段に入射させ、且つ前記第1偏光
成分を有する光を前記投影手段に対して遮光する遮光手
段を設けたことを特徴としている。
【0018】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記投影手段は第1投影レンズと第2投影レンズと
を有し、該第1投影レンズと第2投影レンズとの間は略
アフォーカルな光束が通過しており、前記偏光ビームス
プリッターは該第1投影レンズと第2投影レンズとの間
に設けていることを特徴としている。請求項3の発明は
請求項1又は2の発明において、前記偏光ビームスプリ
ッターは、複数の光学素子を積層して形成されているこ
とを特徴としている。請求項4の発明は請求項1乃至3
のいずれか1項の発明において、前記画像投影装置は、
R色用の反射型画像形成手段、G色用の反射型画像形成
手段、B色用の反射型画像形成手段を有することを特徴
としている。
【0019】
【実施例】図1は本発明の実施例1の光学系の要部概略
図である。
【0020】図中1は、メタルハライドランプ等の光
源、2は放物面や楕円面等の形状をしたリフレクター、
3は光源から発する紫外線や赤外線をカットするフィル
ター、4は光束分割手段であり、後述するように反射を
利用した硝子板等から成る光学素子4aを複数個積層し
て構成しており所定の偏光成分を多く反射させる光学特
性を有している。
【0021】5はコンデンサーレンズ、6は画像形成手
段としての反射型の液晶等のライトバルブであり、外部
信号に基づいて入射光の光学性質を変化させて画像を形
成している。7はライトバルブに形成された画像を投影
する投影レンズ、8はスクリーン、9は不要光を遮光す
る遮光手段であり、偏光フィルター等の検光子より成っ
ている。
【0022】本実施例の光束分割手段4は薄い肉厚の硝
子板(光学素子)を6枚、波長に比べて長い間隔をあけ
て略平行となるように積層して構成している。
【0023】そして全体として12面の反射面を有する
ようにして、これらの反射面に光束がブリュースター角
θで入射するようにして、S偏光成分の光束の反射率を
高めている。
【0024】今、硝子板の材質の屈折率を1.52とす
るとブリュースター角θは約56.6度となる。このと
き1面でのS偏光成分の光束の反射率は15.7%であ
るが、12面の反射面を設けることにより全体として反
射率を69%程度にしている。
【0025】このように本実施例の光束分割手段4は、
それを構成する光学素子4aの反射面に光源1からの光
束が特定の角度θで入射したときP偏光成分を略100
%透過し、S偏光成分の一部を反射する光学特性を有す
るように構成している。
【0026】又、ライトバルブ6からの光束のうち投射
レンズ7の光軸a上の光束が光学素子4aに角度θで入
射し、透過するように配置している。
【0027】又光源1の中心光路bに相当する光束が光
学素子4aにライトバルブ6からの光束の入射方向とは
反対方向から角度θで入射するように設定している。
【0028】このような構成により、本実施例では光源
1から放射され、リフレクター2で反射した光束が光束
分割手段4に入射したとき、S偏光成分の光束が複数の
光学素子4aの反射面で多重反射してコンデンサーレン
ズ5を介してライトバルブ6に入射するようにしてい
る。
【0029】ライトバルブ6において画像情報に基づい
て反射し、射出する画像光はライトバルブ6に投射され
る入射光束に比べて90度偏光方向が回転する。ライト
バルブ6を射出し、再び光束分割手段4に入射するとき
には画像光はP偏光成分の光束に変換されているので複
数の光学素子4aの反射面で反射することなく透過す
る。
【0030】一方、画像形成に使用されない非画像光
(不要光)はS偏光成分の光束であり、光束分割手段4
に入射したとき複数の光学素子4aの反射面で大部分の
光束が反射し、投射レンズ7側には射出してこないよう
にしている。
【0031】光束分割手段4でカットされないで透過し
てきた不要光であるS偏光成分の光束はP偏光成分の光
束を透過するように配置した検光子9により遮光してい
る。そしてP偏光成分の光束のみが投射レンズ7に入射
するようにしている。投射レンズ7はP偏光成分の光束
を用いてライトバルブ6に基づく画像をスクリーン8上
に投影している。
【0032】尚、本実施例においてはライトバルブ6で
カラー画像情報に基づく画像を形成し、ライトバルブ6
の所定位置にR,G,B色のカラーフィルターを設けて
カラー画像を投影するようにしても良い。
【0033】本実施例において光束分割手段4をガラス
板の反射面に蒸着等の表面処理を行なわずに、角度θを
硝子板を構成する材質の屈折率に対するブリュースター
角となるように構成しても良い。又、特定の入射角θで
P偏光成分を略100%透過し、S偏光成分を多く反射
する光学特性の薄膜を有していても良い。
【0034】図2は本発明の実施例2の光学系の要部概
略図である。
【0035】本実施例は図1の実施例1に比べて投射レ
ンズ7を第1投射レンズ7aと第2投射レンズ7bの2
つの光学系に分けて、その間を略アフォーカルな光束が
通過するようにして、該アフォーカルな空間内に光束分
割手段4を設けている点が異なっており、その他の構成
は略同じである。尚、SPは絞りである。
【0036】本実施例では実施例1で用いたライトバル
ブ6の前方に配置したコンデンサーレンズ5は用いてい
ない。
【0037】図3,図4は本発明の実施例3の光学系の
要部側面図と要部平面図である。
【0038】本実施例では複数のライトバルブを用いて
カラー画像の投影を行う場合を示している。
【0039】図中41は光源、42はリフレクター、4
3は紫外線及び赤外線をカットするフィルター、44は
光束分割手段、53はスクリーン、55は投射レンズ、
54は遮光手段であり、これらの各要素は実施例1と同
様である。
【0040】45は第1ダイクロイックミラーであり、
第1色光(例えばG色光)を透過させ、第2色光(例え
ばB色光)と第3色光(例えばR色光)を反射させる分
光特性を有している。
【0041】46は第2ダイクロイックミラーであり、
第2色光を反射させ、第3色光を透過させる分光特性を
有している。
【0042】47は第3色光用のライトバルブ(画
像)、48は第2色光用のライトバルブ(画像)、49
は第1色光用のライトバルブ(画像)である。
【0043】50,51,52は各々コンデンサーレン
ズであり、各々ライトバルブ(47,48,49)の前
方に設けている。第1,第2ダイクロイックフィルター
は色分解手段の一要素を構成している。
【0044】本実施例では光源41からの光束のうち光
束分割手段44でS偏光成分の光束を反射させ、第1ダ
イクロイックフィルター45でG色光を透過させ、B色
光とR色光を反射させている。G色光はコンデンサーレ
ンズ52を介してG色用のライトバルブ49に入射して
いる。第1ダイクロイックフィルター45で反射したB
色光とR色光のうち第2ダイクロイックフィルター46
でB色光を反射させてコンデンサーレンズ51を介して
B色用のライトバルブ48に入射させている。
【0045】第2ダイクロイックフィルター46を透過
したR色光はコンデンサーレンズ50を介してR色用の
ライトバルブ47に入射させている。
【0046】そして各ライトバルブ47,48,49で
各色光の画像情報に基づいて反射してきたP偏光成分の
光束を第1,第2ダイクロイックフィルター46,45
で合成してカラー画像を得ている。
【0047】そしてカラー化した画像を光束分割手段4
4を介して投射レンズ55でスクリーン53面上に投影
している。
【0048】本実施例において光源41からの中心光束
による光路bと投射レンズ55の光軸上の光路aとが成
す平面と第1,第2ダイクロイックミラー45,46と
コンデンサーレンズ50,51,52とが成す平面とは
直交しているが、同一平面上に位置するようにしても良
い。
【0049】又、第1,第2ダイクロイックミラー4
5,46の代わりにダイクロイック面がクロスしている
ダイクロイックミラーを用いても良い。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、偏光ビー
ムスプリッターとして適切に設定した薄肉厚の硝子プレ
ートを利用することにより、波長帯域での偏光分離特性
のバラツキが少なく、装置全体の簡素化を図りつつ、液
晶パネルに基づく投影画像をスクリーン面上に良好なる
光学特性を有して投影することができる画像投影装置を
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図
【図2】 本発明の実施例2の要部概略図
【図3】 本発明の実施例3の要部側面図
【図4】 本発明の実施例3の要部平面図
【図5】 従来の画像投影装置の要部概略図
【図6】 従来の画像投影装置の要部概略図
【符号の説明】
1,41 光源 2,42 リフレクター 3,43 フィルター 4,44 光束分割手段 5,50,51,52 コンデンサーレンズ 6,47,48,49 ライトバルブ 7,55 投射レンズ 8,53 スクリーン 45,46 ダイクロイックミラー

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を偏光ビームスプリッター
    に導き、該偏光ビームスプリッターからの第1偏光成分
    を有する光で反射型画像形成手段を照明し、該反射型画
    像形成手段により前記第1偏光成分を有する光の所望の
    部分を前記第1偏光成分と偏光方向が直交する第2偏光
    成分を有する光に変換した後で、前記第1偏光成分及び
    前記第2偏光成分を有する光を前記偏光ビームスプリッ
    ターに導き、 前記反射型画像形成手段からの前記第1偏光成分及び第
    2偏光成分を有する光のうち、前記第2偏光成分を有す
    る光を前記偏光ビームスプリッターを介して投影手段に
    導き、前記投影手段に導いた光で被投影面に画像を投影
    する画像投影装置であって、 前記偏光ビームスプリッターと前記投影手段の間に、前
    記第2偏光成分を有する光を前記投影手段に入射させ、
    且つ前記第1偏光成分を有する光を前記投影手段に対し
    て遮光する遮光手段を設けたことを特徴とする画像投影
    装置。
  2. 【請求項2】 前記投影手段は第1投影レンズと第2投
    影レンズとを有し、該第1投影レンズと第2投影レンズ
    との間は略アフォーカルな光束が通過しており、前記偏
    光ビームスプリッターは該第1投影レンズと第2投影レ
    ンズとの間に設けていることを特徴とする請求項1記載
    の画像投影装置。
  3. 【請求項3】 前記偏光ビームスプリッターは、複数の
    光学素子を積層して形成されていることを特徴とする請
    求項1又は2記載の画像投影装置。
  4. 【請求項4】 前記画像投影装置は、R色用の反射型画
    像形成手段、G色用の反射型画像形成手段、B色用の反
    射型画像形成手段を有することを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれか1項記載の画像投影装置。
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