JP3895907B2 - Rear projection display - Google Patents

Rear projection display Download PDF

Info

Publication number
JP3895907B2
JP3895907B2 JP2000196157A JP2000196157A JP3895907B2 JP 3895907 B2 JP3895907 B2 JP 3895907B2 JP 2000196157 A JP2000196157 A JP 2000196157A JP 2000196157 A JP2000196157 A JP 2000196157A JP 3895907 B2 JP3895907 B2 JP 3895907B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
screen
green
irradiated
red
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000196157A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001075053A (en
Inventor
一弘 新井
正一 ▼吉▲居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2000196157A priority Critical patent/JP3895907B2/en
Publication of JP2001075053A publication Critical patent/JP2001075053A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3895907B2 publication Critical patent/JP3895907B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像光をスクリーン裏面に斜めから投写してスクリーン前面から映像を観察する背面投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の背面投写型表示装置の一例を図9及び図10に示す。図9は、従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図、図10は、図9の背面投写型表示装置における投写ユニットの概略構成を表す上面図である。なお、以下の説明においては、矩形状のスクリーン170の幅方向をx軸、スクリーン170の高さ方向をy軸、スクリーン170に垂直な方向をz軸とする座標系を用いて説明する。
【0003】
この背面投写型表示装置は、図9に示すように、筐体110内に投写ユニット120が配置されている。その投写ユニット120の光出射口に投写レンズ130が配置されている。筐体110内の背面には反射ミラー160が配置され、筐体110の前面には透過型の拡散スクリーン170が配置されている。そして、投写ユニット120から投写レンズ130を介して拡大投写された映像光は、反射ミラー160にて反射された後、拡散スクリーン170の裏面側から照射され、その拡散スクリーン170の表面側から映像が観察される。
【0004】
また、投写ユニット120は、図10に示すように、ランプ121aとリフレクタ121bとからなる白色光源121を備え、この白色光源121から出射された白色光がダイクロイックミラー122、123にて3色の色に分離される。第1のダイクロイックミラー122はランプ121aから出射された白色光のうち、赤色成分の光(以下、赤色光と称する)を選択的に反射し、その他の色成分の光を透過する。第2のダイクロイックミラー123は緑色成分の光(以下、緑色光と称する)を選択的に反射する。第1のダイクロイックミラー122を透過した光のうち、緑色光は、第2のダイクロイックミラー123により選択的に反射され、緑用の液晶パネル127gに導かれる。第2のダイクロイックミラー123を透過した残りの青色成分の光(以下、青色光と称する)は、第2及び第3の反射ミラー125,126により、青色用の液晶パネル127bに導かれる。第1のダイクロイックミラー122にて反射された赤色光は、第1の反射ミラー124により赤色用の液晶パネル127rに導かれる。
【0005】
各液晶パネル127r、127g、127bにて変調された各色光は、ダイクロイックプリズム128にて合成されて、投写レンズ130に向けて出射される。
【0006】
このとき、各液晶パネル127r、127g、127bにて変調された各色光のダイクロイックプリズム128に対する入射方向は、ダイクロイックプリズム128の色再現性を考慮して設定されている。すなわち、ダイクロイックプリズム128により反射される光はS偏光、透過する光はP偏光にしている。
【0007】
ここで、S偏光は、試料面に入射する光の電気ベクトルの振動方向が試料面の法線と光の進行方向である波面の法線とを含む面に垂直な直線偏光をいう。また、P偏光は、試料面に入射する光の電気ベクトルの振動方向が入射面(試料面に立てた法線と光の進行方向を含む面)内に含まれる直線偏光をいう。
【0008】
具体的には、ダイクロイックプリズム128に入射された光のうち赤色光は接合面128xに対してS偏光に設定される。すなわち、x−z平面に垂直な偏光方向となる成分が接合面128xにて反射される。また、緑色光は接合面128x、128yに対してP偏光に設定される。すなわち、x−z平面に平行な偏光方向となる成分が接合面128x、128yを透過しする。更に、青色光は接合面128yに対してS偏光に設定される。すなわち、x−z平面に垂直な偏光方向となる成分が接合面128yにて反射されてる。このようにして、赤色光、緑色光及び青色光が色合成される。
【0009】
そして、色合成された映像光は、投写レンズ130から反射ミラー160を介してスクリーン170の裏面側に照射される。
【0010】
また、近年、このような構成の背面投写型表示装置の薄型化を図る目的で、スクリーン170に対して斜めから映像光を照射する装置が提案されている。そして、上述した投写ユニット120をこのような斜め投写に用いた場合、投写される映像光のスクリーン170に対する偏光方向は、ダイクロイックプリズム128に対する偏光方向とは直交したものとなる。すなわち、赤色成分がP偏光、緑色成分がS偏光、青色成分がP偏光となっている。
【0011】
ところで、スクリーン170に対して斜めから映像光を照射することは、空気中からアクリル樹脂に垂直入射からある入射角を有して光を入射させることになる。図6は、空気中からアクリル樹脂に入射する光の反射率特性を表すグラフである。図6に示すように、スクリーン170に対して斜めから映像光を照射する場合、スクリーン170に対してP偏光となる成分の光は、スクリーン170における反射率が低減されるに対し、スクリーン170に対してS偏光となる成分の光は、スクリーン170における反射率が増加する傾向がある。
【0012】
また、図8に示すグラフは、人の比視感度特性を表している。人間の眼の比視感度は、この図8に示すように、緑色に対応する波長555nm付近において最も高くなっており、赤色光及び青色光と比較して緑色光を明るく感じる傾向がある。
【0013】
このため、従来の投写ユニット120を用いて斜め投写を行うと、最も明るい緑色光のスクリーン170における反射率が高くなり、全体として輝度が低下してしまうだけでなく、反射光の映り込みによる画質低下を招いてしてしまうという問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーン170に対して斜めから映像光を照射することは、空気中からアクリル樹脂に垂直入射からある入射角を有して光を入射させることになる。図6は、空気中からアクリル樹脂に入射する光の反射率特性を表すグラフである。図6に示すように、スクリーン170に対して斜めから映像光を照射する場合、スクリーン170に対してP偏光となる成分の光は、スクリーン170における反射率が低減されるに対し、スクリーン170に対してS偏光となる成分の光は、スクリーン170における反射率が増加する傾向がある。
【0015】
また、図8に示すグラフは、人の比視感度特性を表している。人間の眼の比視感度は、この図8に示すように、緑色に対応する波長555nm付近において最も高くなっており、赤色光及び青色光と比較して緑色光を明るく感じる傾向がある。
【0016】
このため、従来の投写ユニット120を用いて斜め投写を行うと、最も明るい緑色光のスクリーン170における反射率が高くなり、全体として輝度が低下してしまうだけでなく、反射光の映り込みによる画質低下を招いてしてしまうという問題があった。
【0017】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、スクリーンに対して斜めから投写される映像光の利用効率を向上させることにより高輝度化及び画質向上を図ることが可能な背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【0018】
本発明の一の特徴は、光源ランプと、赤色光と緑色光と青色光とに前記光源ランプが発する光を分離する色分離手段と、前記赤色光を光学的に変調する赤色用液晶パネルと、前記緑色光を光学的に変調する緑色用液晶パネルと、前記青色光を光学的に変調する青色用液晶パネルと、前記赤色用液晶パネルで変調された前記赤色光と前記緑色用液晶パネルで変調された前記緑色光と前記青色用液晶パネルで変調された前記青色光とを合成するダイクロイックプリズムと、前記ダイクロイックプリズムによって合成された映像光をスクリーンに対して斜め方向から投写する投写手段とを備えた背面投写型表示装置において、前記ダイクロイックプリズムが、前記赤色光を前記投写手段側に反射するとともに、前記緑色光を前記投写手段側に透過する接合面と、前記青色光を前記投写手段側に反射するとともに、前記緑色光を前記投写手段側に透過する接合面とを有しており、前記赤色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してS偏光方向の前記赤色光が照射され、前記青色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してS偏光方向の前記青色光が照射され、前記赤色光を前記投写手段側に反射する接合面及び前記青色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してP偏光方向の前記緑色光が照射され、前記ダイクロイックプリズムから前記映像光が出射する側に、前記緑色光の偏光方向を回転する狭帯域位相差板が設けられており、前記狭帯域位相差板が、前記映像光が照射される前記スクリーンの照射面に対してP偏光方向に、全ての前記映像光の偏光方向を揃えることを要旨とする。
【0019】
スクリーンに対して斜めから映像光を投写する場合、スクリーンに照射される全ての映像光の色成分の偏光方向をスクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分とすることにより、スクリーンにおける反射を低減することができ、高輝度化を図ることができるともに、スクリーンにおける反射光の映り込みによる2重像を低減することができる。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
また、本発明は、前記スクリーン裏面の法線とこのスクリーン裏面に照射される映像光の主光線とのなす角度の最大値i−max及び最小値i−min、並びに前記スクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分となる光の反射率特性において前記スクリーン裏面に対する反射率が最小となる角度αが、i−min<α<i−maxを満たすように構成すればよい。
【0042】
このような構成とすることにより、スクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分を有する光が、スクリーン裏面の法線に対して、最もスクリーンに対する反射率が低くなる角度αを含む範囲でスクリーン裏面に照射される。
【0043】
また、前記スクリーン表面の法線とこのスクリーン表面に照射される映像光の主光線とのなす角度の最大値j−max及び最小値j−min、並びに前記スクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分となる光の反射率特性において前記スクリーン表面に対する反射率が最小となる角度βが、j−min<β<j−maxを満たすように構成すればよい。
【0044】
このような構成とすることにより、スクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分を有する光が、スクリーン裏面の法線に対して、最もスクリーン裏面における反射率が低くなる角度βを含む範囲でスクリーン表面に照射される。
【0045】
具体的には、スクリーンがフレネルレンズを含み、スクリーン表面がフレネルレンズにおける輪体状突起の傾斜面であることを特徴とする。
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における背面投写型表示について図面を参照しつつ以下に説明する。なお、以下の説明においては、矩形状のスクリーン7の幅方向をx軸、スクリーン7の高さ方向をy軸、スクリーン7に垂直な方向をz軸とする座標系を用いる。
【0063】
本実施の形態において、図1及び図2は背面投写型表示装置の概略構成を表し、図1は断面図、図2は正面図である。また、図3及び図4は図1の背面投写型表示装置における投写ユニットの概略構成を表し、図3は上面図、図4は同側面図である。また、図5は図1の背面投写型表示装置におけるスクリーンの構成を表す拡大断面図である。図6は空気中からアクリル樹脂に入射する光の反射率特性を表すグラフ、図7はアクリル樹脂から空気中に入射する光の反射特性を表すグラフ、図8は人の比視感度特性を表すグラフである。
【0064】
本実例における背面投写型表示装置は、図1に示すように、映像光を生成する投写ユニット2と、その映像光が投写されて像が形成されるスクリーン7と、投写ユニット2から出射された映像光をスクリーン7に導く第1ないし第4のミラー3〜6と、これらを一体に保持する筐体1とを備えている。
【0065】
前記第1〜第3のミラー3〜5は、結像系を構成する。第1のミラー3は非球面の凹面形状をなし、第2及び第3のミラー4、5はそれぞれ非球面の凸面形状をなし、これら結像系の各ミラーの形状により映像光の非点収差やコマ収差などの収差が補正されるとともに、像が拡大される。そして、投写ユニット2から出射された映像光は、第1〜第3のミラー3〜5にて順次反射された後、筐体1の背面に配置された第4のミラー6に照射される。平板状の第4のミラー6に照射された映像光は、斜め下方から筐体1の前面開口部に配置されたスクリーン7の裏面に照射されて、像が形成される。
【0066】
投写ユニット2は、図3に示すように、いわゆる三板式のものである。光源21は、リフレクタ21bとメタルハライドランプ21aとで構成され、光源21から出射された白色光がダイクロイックミラー22、23にて3色の色に分離される。第1のダイクロイックミラー22はメタルハライドランプ21aから出射された白色光のうち、赤色光を選択的に反射し、その他の色成分の光を透過する。また、第2のダイクロイックミラー23は緑色光を選択的に反射し、その他の色成分の光を透過する。
【0067】
メタルハライドランプ21aから出射された白色光は、リフレクタ21aにて反射され、UV/IRフィルタ(図示省略)にて紫外線及び赤外線が除去された後、第1のダイクロイックミラー22に対して45度の角度で照射される。第1のダイクロイックミラー22にて反射された赤色光は、第1の反射ミラー24により赤色用の第1の液晶パネル27rに導かれる。第1のダイクロイックミラー122を透過した光は、第2のダイクロイックミラー23に対して45度の角度で照射される。第1のダイクロイックミラー122を透過した光のうち、緑色光は、第2のダイクロイックミラー123により選択的に反射され、緑用の第2の液晶パネル127gに導かれる。第2のダイクロイックミラー23を透過した残りの青色光は、第2及び第3の反射ミラー25,26により、青色用の第3の液晶パネル27bに導かれる。また、第2のダイクロイックミラー23を透過した青色光は、第2及び第3のミラー25、26にて順次反射された後、第3の液晶パネル27bに照射される。
【0068】
赤色用の第1の液晶パネル27rに導かれた赤色光は、赤色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム28の主面28rに入射される。また、緑色用の第2の液晶パネル27gに導かれた緑色光は、第2の液晶パネル27gで、緑色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム28の主面28gに入射される。一方、青色用の第3の液晶パネル27bに導かれた青色光は、第3の液晶パネル27bで青色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム28の主面28bに入射される。
【0069】
そして、ダイクロイックプリズム28の主面28rから入射した赤色光のうち接合面28xに対してS偏光、すなわち、x−z平面に垂直な偏光方向となる成分が接合面28xにて反射される。また、ダイクロイックプリズム28の主面28gから入射した緑色光のうち接合面28x、28yに対してP偏光、すなわち、x−z平面に平行な偏光方向となる成分が接合面28x、28yを透過する。更に、ダイクロイックプリズム28の主面28bから入射した青色光のうち接合面28yに対してS偏光、すなわち、x−z平面に垂直な偏光方向となる成分が接合面28yにて反射される。
【0070】
このように、各液晶パネル27r、27g、27bにて各色の色情報に応じて光学的な変調が施された各色光は、ダイクロイックプリズム28にて色合成される。色合成された映像光は、ダイクロイックプリズム28の主面28cから出射され、λ/2位相差板29にて偏光方向がそれぞれ90度回転されて、結像系にその光が与えられる。
【0071】
ダイクロイックプリズム28の主面28cから出射される映像光は、赤色光が接合面28xに対してS偏光、緑色光が接合面28x、28yに対してP偏光、青色光が接合面28yに対してS偏光となっている。そして、λ/2位相差板29にて偏光方向がそれぞれ90度回転されて、赤色光が接合面28xに対してP偏光、緑色光が接合面28x、28yに対してS偏光、青色光が接合面28yに対してP偏光となる。
【0072】
λ/2位相差板29を透過した映像光は、図1に示すように、結像系を構成する第1〜第3のミラー3〜5にて順次反射された後、筐体1の背面に配置された第4のミラー6に照射される。これら結像系の各ミラーの形状により映像光の非点収差やコマ収差などの収差が補正されるとともに、像が拡大される。
【0073】
そして、平板状の第4のミラー6に照射された映像光は、斜め下方からスクリーン7の裏面に照射される。このとき、スクリーン7の裏面に照射される映像光は、赤色光がスクリーン7に対してS偏光、すなわち、y−z平面に垂直な偏光方向となる。また、緑色光がスクリーン7に対してP偏光、すなわち、y−z平面に平行な偏光方向となる。更に、青色光がスクリーン7に対してS偏光、すなわち、y−z平面に垂直な偏光方向となる。尚、このy−z平面は、スクリーン7の垂直断面に相当する。
【0074】
スクリーン7は、図5に示すように、アクリル樹脂からなるフレネルレンズスクリーン71と、レンチキュラレンズスクリーン72とを備えており、第4のミラー6にて反射された映像光は、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aに照射される。
【0075】
このとき、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aに対する法線Aと、そこに照射される映像光の主光線とのなす角度iは、フレネルレンズスクリーン71の上端コーナ部C1、C2(図1参照)において最大i−maxとなり、下端中央部C3(図1参照)において最小i−minとなる。ここでは、i−maxが58.27度、i−minが32.27度となるように、第1ないし第4のミラー3〜6が設計されている。
【0076】
図6は、空気中からアクリル樹脂に入射する光の反射率特性を表すグラフである。ここで、空気の屈折率は1.00、アクリル樹脂の屈折率は1.492としている。スクリーン170に対して斜めから映像光を照射することは、空気中からアクリル樹脂にある入射角を有して光を入射させることになる。
【0077】
ところで、空気中からフレネルレンズスクリーン71を構成するアクリル樹脂に照射される光の反射率は、図6に示すように、アクリル樹脂に照射される光とその光が照射される部分におけるアクリル樹脂の法線とのなす角度、すなわち入射角θ1に応じて変化する。同図において破線で示すように、アクリル樹脂に照射される光とその光が照射される部分におけるアクリル樹脂の法線とを含む平面に垂直な偏光方向の光の反射率特性Sは、角度θ1が大きくなるにつれて反射率が増加する傾向を示す。これに対し、実線で示すように、アクリル樹脂に照射される光とその光が照射される部分におけるアクリル樹脂の法線とを含む平面に平行な偏光方向の光の反射率特性Pは、角度θ1が極小値をとるαに近づくにつれて反射率が減少する傾向を示す。この極小値をとる角度αは、反射光のP成分が0になり反射光が完全な平面偏光となる角度であり、このような角度の入射角は偏光角と呼ばれている。この偏光角αは、境の両側の屈折率をn1、n2とすれば、次の数1に示すようになる。
【0078】
(数1)
tanα=n2/n1
【0079】
具体的には、空気中からアクリル樹脂に光を入射させる場合の角度αは上記式より略56度となる。
【0080】
このため、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aに照射される映像光のうち、スクリーン7に対してS偏光である赤色光及び青色光のフレネルレンズスクリーン71の裏面71aにおける反射率が、図6において破線で示すように、スクリーン7の法線Aと平行に照射される光の反射率よりも高くなり、光の利用効率が低下するものの、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aに照射される映像光のうち、スクリーン7に対してP偏光である緑色光のフレネルレンズスクリーン71の裏面71aにおける反射率は、図6において実線で示すように、スクリーン7の法線Aと平行に照射される光の反射率よりも低くなり、光の利用効率が上昇する。
【0081】
一般に、緑色光は、赤色光及び青色光と比較して、人の視覚における明るさに対して大きく影響することが知られている。すなわち、人の眼は、緑色に対応する波長555nmの光を最も明るく感じる(視感度が高い)ようになっている。緑色に対応する波長555nmに対する視感度を基準とする各波長域の視感度は図8に示すようになる。同図によれば、緑色に対する視感度を1とすると、赤色に対応する波長630nmの視感度は略0.265、青色に対応する波長470nmの視感度は略0.091となる。
【0082】
このように、スクリーン7に対して斜めから映像光を照射させる場合、緑色光の視感度が赤色光及び青色光と比較して著しく高いため、赤色光及び青色光をスクリーン7に対してS偏光としたことによって低下する輝度より、緑色光をスクリーン7に対してP偏光としたことによって上昇する輝度の方を大きくすることができ、全体として高輝度化を図ることが可能となる。更に、この高輝度化に伴い、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aにて反射される光量が減少し、反射光の映り込みによる2重像を減少させることができ、画質向上を図ることが可能となる。好ましくは、全ての色成分がスクリーン7に対してP偏光であればよい。
【0083】
また、スクリーン7に照射される映像光の主光線とスクリーン7の法線Aとのなす角度iが下記数2を満たすように設定されているため、P偏光成分自体の光の利用効率を向上させることができ、更なる高輝度化を図ることが可能となる。
【0084】
(数2)
i−min < α < i−max
【0085】
次に、フレネルレンズスクリーン71の裏面71aを透過した映像光は、裏面71aにてスネルの法則に応じた角度k1で屈折した後、フレネルレンズスクリーン71の出射側に輪体状に形成された突起の傾斜面71bに照射される。
【0086】
このとき、フレネルレンズスクリーン71の傾斜面71bに対する法線Bと、そこに照射される映像光の主光線とのなす角度jは、フレネルレンズスクリーン71の各突起の傾斜面71bにおいて、最大j−max、最小j−minの角度となるように傾斜面71bの角度が設定されている。ここでは、j−maxが38.36度、j−minが22.57度となるように、各傾斜面71bの傾斜角τが設定されている。
【0087】
ところで、フレネルレンズ71を構成するアクリル樹脂から空気中に出射される光の反射率は、図7に示すように、アクリル樹脂内を進む光とその光が出射される部分におけるアクリル樹脂の法線とのなす角度θ2に応じて変化する。同図において破線で示すように、アクリル樹脂内を進む光とその光が出射される部分におけるアクリル樹脂の法線とを含む平面に垂直な偏光方向の光の反射率特性S´は、角度θ2が大きくなるにつれて反射率が増加する傾向を示す。これに対し、同図において実線で示すように、アクリル樹脂内を進む光とその光が出射される部分におけるアクリル樹脂の法線とを含む平面に平行な偏光方向の光の反射率特性P´は、角度θ2が極小値をとる偏光角βに近づくにつれて反射率が減少する傾向を示す。具体的にはアクリル樹脂中から空気中に光を出射する場合の角度βは、上記数1より略34度となる。
【0088】
このため、フレネルレンズスクリーン71の出射側における輪体状突起の傾斜面71bに照射される映像光のうち、スクリーン7に対してS偏光である赤色光及び青色光の傾斜面71bにおける反射率が、図7において破線S´で示すように、傾斜面71bの法線Bと平行に照射される光の反射率よりも高くなり、光の利用効率が低下するものの、傾斜面71bに照射される映像光のうち、スクリーン7に対してP偏光である緑色光の傾斜面71bにおける反射率は、図7において実線P´で示すように、傾斜面71bの法線Bと平行に照射される光の反射率よりも低くなり、光の利用効率が上昇する。
【0089】
従って、上述した空気中からフレネルレンズスクリーン71の裏面71aに映像光を照射する場合と同様に、赤色光及び青色光をスクリーン7に対してS偏光としたことによって低下する輝度より、緑色光をスクリーン7に対してP偏光としたことによって上昇する輝度の方を大きくすることができ、全体として高輝度化を図ることが可能となる。更に、フレネルレンズスクリーン71の傾斜面71bにおける反射光が減少するため、その反射光によって生じる2重像を低減することができ、画質向上を図ることが可能となる。好ましくは、全ての色成分がP偏光であればよい。
【0090】
また、スクリーン7の傾斜面71bに照射される映像光の主光線と傾斜面71bの法線Bとのなす角度jが下記数3を満たすように設定されているため、P偏光成分自体の光の利用効率を向上させることができ、更なる高輝度化を図ることが可能となる。
【0091】
(数3)
j−min < β <j−max
【0092】
そして、フレネルレンズスクリーン7の傾斜面71bを透過した映像光は、傾斜面71bにてスネルの法則に応じた角度k2で屈折した後、レンチキュラレンズスクリーン72に照射され、その拡散作用により像が形成される。
【0093】
なお、本実施の形態においては、スクリーン7の斜め下方から映像光を照射する場合について説明したが、スクリーン7の斜め側方から映像光を照射してもよい。この場合、緑色光がスクリーン7に対してP偏光、すなわち、x−z平面に平行な偏光方向となるように調整すればよい。
【0094】
また、本実施の形態においては、緑色光の偏光方向を、y−z平面に対し平行となるように調整する場合について説明したが、好ましくは、映像光の主光線とその映像光が照射される部分における法線とを含む平面に対して平行となるように調整した方がよい。
【0095】
また、本実施の形態においては、λ/2位相差板29を用いて、緑色光の偏光方向をスクリーン7に対してS偏光からP偏光となるように調整したが、緑色光の偏光方向を選択的にスクリーン7に対してS偏光からP偏光となるように調整する狭帯域位相差板を用いてもよい。この場合、赤色光及び青色光の偏光方向が変化しないため、全ての映像光がスクリーン7に対してP偏光となるように調整することが可能となる。
【0096】
さらに、本実施の形態においては、結像系を第1〜第3のミラー3〜5で構成したが、レンズ系を用いたものにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0097】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリーンに対して斜めから映像光を照射させる場合、スクリーンに照射される全ての映像光の色成分の偏光方向をスクリーンの照射される面に対してP偏光方向成分とすることにより、スクリーンにおける反射を低減することができ、高輝度化を図ることができるともに、スクリーンにおける反射光の映り込みによる2重像を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の一実施の形態における背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図2】 図2は、同正面図である。
【図3】図3は、図1の背面投写型表示装置における投写ユニットの概略構成を表す上面図である。
【図4】 図4は同側面図である。
【図5】 図5は、図1の背面投写型表示装置におけるスクリーンの概略構成を示す一部拡大断面図である。
【図6】 図6は、空気中からアクリル樹脂に入射する光の反射率特性を表すグラフである。
【図7】 図7は、アクリル樹脂から空気中に出射する光の反射特性を表すグラフである。
【図8】 図8は、人の比視感度特性を表すグラフである。
【図9】 図9は、従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図10】 図10は、図9の背面投写型表示装置における投写ユニットの概略構成を表す上面図である。
【符号の説明】
1 筐体
2 投写ユニット
29 λ/2位相差板
3 第1の反射ミラー
4 第2の反射ミラー
5 第3の反射ミラー
6 第4の反射ミラー
7 スクリーン
71 フレネルレンズスクリーン
72 レンチキュラレンズスクリーン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a rear projection display device that projects image light obliquely on the back of a screen and observes the image from the front of the screen.
[0002]
[Prior art]
  An example of a conventional rear projection display device is shown in FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional rear projection display device, and FIG. 10 is a top view illustrating a schematic configuration of a projection unit in the rear projection display device of FIG. In the following description, a description will be made using a coordinate system in which the width direction of the rectangular screen 170 is the x axis, the height direction of the screen 170 is the y axis, and the direction perpendicular to the screen 170 is the z axis.
[0003]
  In this rear projection display device, as shown in FIG. 9, a projection unit 120 is disposed in a housing 110. A projection lens 130 is disposed at the light exit of the projection unit 120. A reflection mirror 160 is disposed on the back surface of the housing 110, and a transmissive diffusion screen 170 is disposed on the front surface of the housing 110. Then, the image light enlarged and projected from the projection unit 120 via the projection lens 130 is reflected by the reflection mirror 160 and then irradiated from the back surface side of the diffusion screen 170, and the image is displayed from the front surface side of the diffusion screen 170. Observed.
[0004]
  As shown in FIG. 10, the projection unit 120 includes a white light source 121 including a lamp 121 a and a reflector 121 b, and white light emitted from the white light source 121 is displayed in three colors by dichroic mirrors 122 and 123. Separated. The first dichroic mirror 122 selectively reflects red component light (hereinafter referred to as red light) out of white light emitted from the lamp 121a and transmits other color component light. The second dichroic mirror 123 selectively reflects green component light (hereinafter referred to as green light). Of the light transmitted through the first dichroic mirror 122, green light is selectively reflected by the second dichroic mirror 123 and guided to the green liquid crystal panel 127g. The remaining blue component light (hereinafter referred to as blue light) transmitted through the second dichroic mirror 123 is guided to the blue liquid crystal panel 127b by the second and third reflection mirrors 125 and 126. The red light reflected by the first dichroic mirror 122 is guided to the red liquid crystal panel 127 r by the first reflecting mirror 124.
[0005]
  The color lights modulated by the liquid crystal panels 127r, 127g, and 127b are combined by the dichroic prism 128 and emitted toward the projection lens 130.
[0006]
  At this time, the incident directions of the color lights modulated by the liquid crystal panels 127r, 127g, and 127b with respect to the dichroic prism 128 are set in consideration of the color reproducibility of the dichroic prism 128. That is, the light reflected by the dichroic prism 128 is S-polarized light and the transmitted light is P-polarized light.
[0007]
  Here, S-polarized light refers to linearly polarized light perpendicular to a plane in which the oscillation direction of the electric vector of light incident on the sample surface includes the normal of the sample surface and the normal of the wavefront that is the traveling direction of the light. P-polarized light is linearly polarized light in which the vibration direction of the electric vector of light incident on the sample surface is included in the incident surface (a surface including the normal line standing on the sample surface and the traveling direction of light).
[0008]
  Specifically, among the light incident on the dichroic prism 128, the red light is set to S polarization with respect to the bonding surface 128x. That is, a component having a polarization direction perpendicular to the xz plane is reflected by the bonding surface 128x. The green light is set to P-polarized light with respect to the bonding surfaces 128x and 128y. That is, a component having a polarization direction parallel to the xz plane is transmitted through the joint surfaces 128x and 128y. Further, the blue light is set to S polarization with respect to the bonding surface 128y. That is, a component having a polarization direction perpendicular to the xz plane is reflected by the bonding surface 128y. In this manner, red light, green light, and blue light are color-synthesized.
[0009]
  Then, the color-combined video light is irradiated from the projection lens 130 to the back side of the screen 170 via the reflection mirror 160.
[0010]
  In recent years, an apparatus for irradiating image light obliquely to the screen 170 has been proposed for the purpose of reducing the thickness of the rear projection display apparatus having such a configuration. When the projection unit 120 described above is used for such oblique projection, the polarization direction of the projected image light with respect to the screen 170 is orthogonal to the polarization direction with respect to the dichroic prism 128. That is, the red component is P-polarized light, the green component is S-polarized light, and the blue component is P-polarized light.
[0011]
  By the way, irradiating the screen 170 with the image light obliquely causes the light to enter the acrylic resin from the air with a certain incident angle from the vertical incidence. FIG. 6 is a graph showing the reflectance characteristics of light incident on the acrylic resin from the air. As shown in FIG. 6, when image light is applied to the screen 170 from an oblique direction, the light component P-polarized with respect to the screen 170 has a reduced reflectance on the screen 170, whereas On the other hand, the light component S-polarized light tends to increase the reflectance at the screen 170.
[0012]
  Moreover, the graph shown in FIG. 8 represents the human specific luminous efficiency characteristic. As shown in FIG. 8, the human eye's specific luminous sensitivity is the highest in the vicinity of a wavelength of 555 nm corresponding to green, and tends to feel green light brighter than red light and blue light.
[0013]
  For this reason, when oblique projection is performed using the conventional projection unit 120, the reflectance of the brightest green light on the screen 170 is increased, and not only the brightness is lowered as a whole, but also the image quality due to reflection of reflected light is increased. There was a problem of causing a drop.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, irradiating the screen 170 with the image light obliquely causes the light to enter the acrylic resin from the air with a certain incident angle from the vertical incidence. FIG. 6 is a graph showing the reflectance characteristics of light incident on the acrylic resin from the air. As shown in FIG. 6, when image light is applied to the screen 170 from an oblique direction, the light component P-polarized with respect to the screen 170 has a reduced reflectance on the screen 170, whereas On the other hand, the light component S-polarized light tends to increase the reflectance at the screen 170.
[0015]
  Moreover, the graph shown in FIG. 8 represents the human specific luminous efficiency characteristic. As shown in FIG. 8, the human eye's specific luminous sensitivity is the highest in the vicinity of a wavelength of 555 nm corresponding to green, and tends to feel green light brighter than red light and blue light.
[0016]
  For this reason, when oblique projection is performed using the conventional projection unit 120, the reflectance of the brightest green light on the screen 170 is increased, and not only the brightness is lowered as a whole, but also the image quality due to reflection of reflected light is increased. There was a problem of causing a drop.
[0017]
  The present invention has been made in view of such problems, and is a rear projection type capable of increasing the luminance and improving the image quality by improving the utilization efficiency of image light projected obliquely with respect to the screen. An object is to provide a display device.
[0018]
  One aspect of the present invention is a light source lamp, color separation means for separating light emitted from the light source lamp into red light, green light, and blue light, and a red liquid crystal panel that optically modulates the red light. A green liquid crystal panel for optically modulating the green light, a blue liquid crystal panel for optically modulating the blue light, and the red light and the green liquid crystal panel modulated by the red liquid crystal panel. A dichroic prism that combines the modulated green light and the blue light modulated by the blue liquid crystal panel; and a projection unit that projects the image light synthesized by the dichroic prism from an oblique direction with respect to the screen. In the rear projection display device, the dichroic prism reflects the red light toward the projection unit and transmits the green light toward the projection unit. A joining surface that has a joining surface and a joining surface that reflects the blue light toward the projection unit and transmits the green light toward the projection unit, and reflects the red light toward the projection unit. The junction surface that is irradiated with the red light in the S-polarization direction and reflects the blue light toward the projection means has the blue light in the S-polarization direction with respect to the junction surface. The joint surface that is irradiated and reflects the red light to the projection means side and the joint surface that reflects the blue light to the projection means side are irradiated with the green light in the P-polarization direction with respect to the joint surface, A narrow-band retardation plate that rotates the polarization direction of the green light is provided on the side from which the image light is emitted from the dichroic prism, and the narrow-band retardation plate is irradiated with the image light. In the direction of P-polarized light And summarized in that aligning the polarization direction of all of the image light.
[0019]
  Against the screenWhen projecting image light from an oblique direction, reflection on the screen is reduced by setting the polarization direction of the color components of all image light irradiated on the screen to the P-polarization direction component with respect to the surface irradiated with the screen. In addition, it is possible to increase the luminance and reduce the double image due to the reflected light reflected on the screen.
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
  The present invention also provides:The maximum value i-max and the minimum value i-min of the angle formed between the normal line of the screen back surface and the principal ray of the image light irradiated on the screen back surface, and the P-polarization direction with respect to the surface irradiated with the screen What is necessary is just to comprise so that the angle (alpha) from which the reflectance with respect to the said screen back surface in the reflectance characteristic of the light used as a component may satisfy | fill i-min <(alpha) <i-max.
[0042]
  With this configuration,P-polarization direction component with respect to the illuminated surface of the screenIs irradiated on the back surface of the screen in a range including an angle α at which the reflectance to the screen is lowest with respect to the normal line on the back surface of the screen.
[0043]
  Also,The maximum value j-max and minimum value j-min of the angle formed between the normal of the screen surface and the principal ray of image light irradiated on the screen surface, and the P-polarization direction with respect to the surface irradiated with the screen What is necessary is just to comprise so that the angle (beta) in which the reflectance with respect to the said screen surface becomes the minimum in the reflectance characteristic of the light used as a component may satisfy | fill j-min <(beta) <j-max.
[0044]
  With this configuration,P-polarization direction component with respect to the illuminated surface of the screenThe screen surface is irradiated in a range including an angle β at which the reflectance on the back surface of the screen is lowest with respect to the normal line on the back surface of the screen.
[0045]
  Specifically, the screen includes a Fresnel lens, and the screen surface is an inclined surface of a ring-shaped protrusion in the Fresnel lens.
[0046]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The rear projection display according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, a coordinate system is used in which the width direction of the rectangular screen 7 is the x axis, the height direction of the screen 7 is the y axis, and the direction perpendicular to the screen 7 is the z axis.
[0063]
  In this embodiment, FIGS. 1 and 2 show a schematic configuration of a rear projection display device, FIG. 1 is a cross-sectional view, and FIG. 2 is a front view. 3 and 4 show a schematic configuration of the projection unit in the rear projection display device of FIG. 1, FIG. 3 is a top view, and FIG. 4 is a side view thereof. FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the configuration of the screen in the rear projection display device of FIG. 6 is a graph representing the reflectance characteristics of light incident on the acrylic resin from the air, FIG. 7 is a graph representing the reflectance characteristics of light incident on the acrylic resin from the air, and FIG. 8 represents the human relative luminous sensitivity characteristics. It is a graph.
[0064]
  As shown in FIG. 1, the rear projection display device in this example includes a projection unit 2 that generates image light, a screen 7 on which the image light is projected to form an image, and a projection unit 2 that emits the image light. First to fourth mirrors 3 to 6 for guiding image light to a screen 7 and a housing 1 for holding them together are provided.
[0065]
  The first to third mirrors 3 to 5 constitute an imaging system. The first mirror 3 has an aspherical concave shape, and the second and third mirrors 4 and 5 each have an aspherical convex shape. Astigmatism of image light is caused by the shape of each mirror of the imaging system. And aberrations such as coma are corrected and the image is enlarged. The image light emitted from the projection unit 2 is sequentially reflected by the first to third mirrors 3 to 5 and then irradiated to the fourth mirror 6 disposed on the back surface of the housing 1. The image light irradiated on the flat plate-like fourth mirror 6 is irradiated obliquely from below to the back surface of the screen 7 disposed in the front opening of the housing 1 to form an image.
[0066]
  As shown in FIG. 3, the projection unit 2 is a so-called three-plate type. The light source 21 includes a reflector 21b and a metal halide lamp 21a, and white light emitted from the light source 21 is separated into three colors by dichroic mirrors 22 and 23. The first dichroic mirror 22 selectively reflects red light out of white light emitted from the metal halide lamp 21a and transmits light of other color components. The second dichroic mirror 23 selectively reflects green light and transmits light of other color components.
[0067]
  The white light emitted from the metal halide lamp 21a is reflected by the reflector 21a, and after removing ultraviolet rays and infrared rays by a UV / IR filter (not shown), an angle of 45 degrees with respect to the first dichroic mirror 22 Irradiated with. The red light reflected by the first dichroic mirror 22 is guided by the first reflecting mirror 24 to the first liquid crystal panel 27r for red. The light transmitted through the first dichroic mirror 122 is applied to the second dichroic mirror 23 at an angle of 45 degrees. Of the light transmitted through the first dichroic mirror 122, the green light is selectively reflected by the second dichroic mirror 123 and guided to the second liquid crystal panel 127g for green. The remaining blue light transmitted through the second dichroic mirror 23 is guided to the third liquid crystal panel 27b for blue by the second and third reflection mirrors 25 and 26. Further, the blue light transmitted through the second dichroic mirror 23 is sequentially reflected by the second and third mirrors 25 and 26, and then irradiated to the third liquid crystal panel 27b.
[0068]
  The red light guided to the first liquid crystal panel 27r for red is optically modulated in accordance with red video information and then incident on the main surface 28r of the dichroic prism 28 for color synthesis. Further, the green light guided to the second liquid crystal panel 27g for green is optically modulated according to the green video information by the second liquid crystal panel 27g, and then the dichroic prism for color synthesis. 28 is incident on the main surface 28g. On the other hand, the blue light guided to the third liquid crystal panel 27b for blue is optically modulated in accordance with the blue video information by the third liquid crystal panel 27b, and then the dichroic prism 28 for color synthesis. Is incident on the main surface 28b.
[0069]
  Of the red light incident from the main surface 28r of the dichroic prism 28, S-polarized light, that is, a component having a polarization direction perpendicular to the xz plane, is reflected by the joint surface 28x with respect to the joint surface 28x. In addition, among the green light incident from the main surface 28g of the dichroic prism 28, P-polarized light with respect to the joint surfaces 28x and 28y, that is, a component having a polarization direction parallel to the xz plane is transmitted through the joint surfaces 28x and 28y. . Further, of the blue light incident from the main surface 28b of the dichroic prism 28, S-polarized light, that is, a component having a polarization direction perpendicular to the xz plane, is reflected by the joint surface 28y with respect to the joint surface 28y.
[0070]
  As described above, the dichroic prism 28 synthesizes each color light optically modulated in accordance with the color information of each color in each liquid crystal panel 27r, 27g, 27b. The color-combined video light is emitted from the main surface 28c of the dichroic prism 28, and the polarization direction is rotated by 90 degrees by the λ / 2 phase difference plate 29, and the light is given to the imaging system.
[0071]
  In the image light emitted from the main surface 28c of the dichroic prism 28, red light is S-polarized with respect to the joint surface 28x, green light is P-polarized with respect to the joint surfaces 28x and 28y, and blue light is with respect to the joint surface 28y. S-polarized light. Then, the polarization direction is rotated by 90 degrees by the λ / 2 phase difference plate 29, respectively, so that red light is P-polarized with respect to the joint surface 28x, green light is S-polarized light with respect to the joint surfaces 28x and 28y, and blue light is emitted. P-polarized light is applied to the bonding surface 28y.
[0072]
  As shown in FIG. 1, the image light transmitted through the λ / 2 phase difference plate 29 is sequentially reflected by the first to third mirrors 3 to 5 constituting the imaging system, and then the rear surface of the housing 1. The fourth mirror 6 arranged in the position is irradiated. Aberrations such as astigmatism and coma in the image light are corrected and the image is enlarged by the shape of each mirror in the imaging system.
[0073]
  Then, the image light applied to the flat plate-like fourth mirror 6 is applied to the back surface of the screen 7 obliquely from below. At this time, the image light irradiated on the back surface of the screen 7 has red light in the S-polarized direction with respect to the screen 7, that is, a polarization direction perpendicular to the yz plane. The green light is P-polarized with respect to the screen 7, that is, a polarization direction parallel to the yz plane. Further, the blue light is S-polarized with respect to the screen 7, that is, a polarization direction perpendicular to the yz plane. The yz plane corresponds to a vertical cross section of the screen 7.
[0074]
  As shown in FIG. 5, the screen 7 includes a Fresnel lens screen 71 made of acrylic resin and a lenticular lens screen 72, and the image light reflected by the fourth mirror 6 is reflected on the Fresnel lens screen 71. The back surface 71a is irradiated.
[0075]
  At this time, the angle i formed between the normal A to the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71 and the principal ray of the image light applied thereto is the upper corners C1 and C2 of the Fresnel lens screen 71 (see FIG. 1). The maximum i-max is reached, and the minimum i-min is obtained at the lower end central portion C3 (see FIG. 1). Here, the first to fourth mirrors 3 to 6 are designed so that i-max is 58.27 degrees and i-min is 32.27 degrees.
[0076]
  FIG. 6 is a graph showing the reflectance characteristics of light incident on the acrylic resin from the air. Here, the refractive index of air is 1.00, and the refractive index of acrylic resin is 1.492. When the image light is irradiated obliquely onto the screen 170, the light is incident from the air with an incident angle on the acrylic resin.
[0077]
  By the way, as shown in FIG. 6, the reflectance of the light irradiated to the acrylic resin which comprises the Fresnel lens screen 71 from the air is the light irradiated to an acrylic resin, and the acrylic resin in the part irradiated with the light. It changes according to the angle formed with the normal line, that is, the incident angle θ1. As indicated by a broken line in the figure, the reflectance characteristic S of light in the polarization direction perpendicular to the plane including the light irradiated to the acrylic resin and the normal line of the acrylic resin in the portion irradiated with the light is represented by an angle θ1. As the value increases, the reflectance tends to increase. On the other hand, as shown by the solid line, the reflectance characteristic P of the light in the polarization direction parallel to the plane including the light irradiated to the acrylic resin and the normal line of the acrylic resin in the portion irradiated with the light is expressed as the angle The reflectance tends to decrease as θ1 approaches α, which takes a minimum value. The angle α at which the minimum value is obtained is an angle at which the P component of the reflected light becomes 0 and the reflected light becomes completely plane polarized light. The incident angle at such an angle is called a polarization angle. The polarization angle α is as shown in the following equation 1 when the refractive indexes on both sides of the boundary are n1 and n2.
[0078]
    (Equation 1)
  tan α = n2 / n1
[0079]
  Specifically, the angle α when light is incident on the acrylic resin from the air is approximately 56 degrees from the above formula.
[0080]
  For this reason, of the image light irradiated on the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71, the reflectance of the red light and blue light, which are S-polarized light with respect to the screen 7, on the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71 is shown by a broken line in FIG. As shown in FIG. 4, the reflectance of the light irradiated in parallel with the normal A of the screen 7 is higher and the light use efficiency is reduced, but the image light irradiated on the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71 The reflectance of green light, which is P-polarized light with respect to the screen 7, on the back surface 71 a of the Fresnel lens screen 71 is the reflectance of light irradiated parallel to the normal A of the screen 7, as shown by the solid line in FIG. 6. And the light utilization efficiency increases.
[0081]
  In general, it is known that green light greatly affects the brightness in human vision compared to red light and blue light. That is, the human eye feels the brightest light with a wavelength of 555 nm corresponding to green (high visibility). Visibility in each wavelength region with reference to the visibility for a wavelength of 555 nm corresponding to green is as shown in FIG. According to the figure, assuming that the visibility for green is 1, the visibility at a wavelength of 630 nm corresponding to red is about 0.265, and the visibility at a wavelength of 470 nm corresponding to blue is about 0.091.
[0082]
  As described above, when the image light is irradiated obliquely on the screen 7, since the visibility of the green light is significantly higher than that of the red light and the blue light, the red light and the blue light are S-polarized with respect to the screen 7. Therefore, it is possible to increase the luminance that is increased by setting the green light as P-polarized light with respect to the screen 7 and to increase the luminance as a whole. Further, with this increase in brightness, the amount of light reflected by the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71 is reduced, so that double images due to reflection of reflected light can be reduced, and image quality can be improved. Become. Preferably, all color components may be P-polarized with respect to the screen 7.
[0083]
  In addition, since the angle i between the principal ray of the image light irradiated on the screen 7 and the normal A of the screen 7 is set to satisfy the following formula 2, the light utilization efficiency of the P-polarized component itself is improved. Therefore, it is possible to further increase the brightness.
[0084]
    (Equation 2)
i-min <α <i-max
[0085]
  Next, the image light transmitted through the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71 is refracted at an angle k1 according to Snell's law on the back surface 71a, and then a projection formed in a ring shape on the exit side of the Fresnel lens screen 71. The inclined surface 71b is irradiated.
[0086]
  At this time, the angle j formed between the normal B to the inclined surface 71b of the Fresnel lens screen 71 and the principal ray of the image light irradiated thereon is the maximum j− on the inclined surface 71b of each protrusion of the Fresnel lens screen 71. The angle of the inclined surface 71b is set to be an angle of max and minimum j-min. Here, the inclination angle τ of each inclined surface 71b is set so that j-max is 38.36 degrees and j-min is 22.57 degrees.
[0087]
  By the way, as shown in FIG. 7, the reflectance of light emitted from the acrylic resin constituting the Fresnel lens 71 into the air is normal to the acrylic resin at the portion where the light travels inside the acrylic resin and the light is emitted. It changes in accordance with the angle θ2 formed by. As indicated by a broken line in the figure, the reflectance characteristic S ′ of the light in the polarization direction perpendicular to the plane including the light traveling in the acrylic resin and the normal line of the acrylic resin in the portion where the light is emitted is expressed by the angle θ2 As the value increases, the reflectance tends to increase. On the other hand, as indicated by the solid line in the figure, the reflectance characteristic P ′ of the light in the polarization direction parallel to the plane including the light traveling in the acrylic resin and the normal line of the acrylic resin in the portion where the light is emitted. Indicates a tendency for the reflectance to decrease as the angle θ2 approaches the polarization angle β at which the angle θ2 takes a minimum value. Specifically, the angle β when light is emitted from the acrylic resin into the air is approximately 34 degrees from Equation 1 above.
[0088]
  For this reason, out of the image light irradiated on the inclined surface 71b of the ring-shaped protrusion on the emission side of the Fresnel lens screen 71, the reflectance of the S-polarized red light and blue light on the inclined surface 71b of the screen 7 is high. As shown by the broken line S ′ in FIG. 7, the reflectance of light irradiated in parallel with the normal B of the inclined surface 71 b is higher and the light use efficiency is lowered, but the inclined surface 71 b is irradiated. Of the image light, the reflectance of green light, which is P-polarized light, with respect to the screen 7 on the inclined surface 71b is light that is irradiated in parallel with the normal B of the inclined surface 71b, as indicated by the solid line P ′ in FIG. Therefore, the light utilization efficiency increases.
[0089]
  Therefore, as in the case where the image light is irradiated from the air to the back surface 71a of the Fresnel lens screen 71, the green light is emitted from the luminance which is reduced by the red light and the blue light being S-polarized with respect to the screen 7. By increasing the luminance of the screen 7 by using the P-polarized light, it is possible to increase the luminance, and it is possible to increase the luminance as a whole. Furthermore, since the reflected light on the inclined surface 71b of the Fresnel lens screen 71 is reduced, the double image generated by the reflected light can be reduced, and the image quality can be improved. Preferably, all color components may be P-polarized light.
[0090]
  In addition, since the angle j formed by the principal ray of the image light irradiated on the inclined surface 71b of the screen 7 and the normal B of the inclined surface 71b is set to satisfy the following equation 3, the light of the P-polarized component itself The use efficiency can be improved, and it is possible to further increase the brightness.
[0091]
    (Equation 3)
j-min <β <j-max
[0092]
  The image light transmitted through the inclined surface 71b of the Fresnel lens screen 7 is refracted by the inclined surface 71b at an angle k2 according to Snell's law, and then irradiated to the lenticular lens screen 72 to form an image by its diffusion action. Is done.
[0093]
  In the present embodiment, the case where the image light is irradiated obliquely from below the screen 7 has been described. However, the image light may be irradiated from an oblique side of the screen 7. In this case, the green light may be adjusted so as to be P-polarized with respect to the screen 7, that is, the polarization direction parallel to the xz plane.
[0094]
  In the present embodiment, the case where the polarization direction of the green light is adjusted to be parallel to the yz plane has been described. Preferably, however, the principal ray of the image light and the image light are irradiated. It is better to adjust so as to be parallel to a plane including the normal line in the portion.
[0095]
  In this embodiment, the λ / 2 phase difference plate 29 is used to adjust the polarization direction of the green light so that it changes from the S polarization to the P polarization with respect to the screen 7. A narrow-band phase plate that selectively adjusts the screen 7 from S-polarized light to P-polarized light may be used. In this case, since the polarization directions of the red light and the blue light do not change, it is possible to adjust so that all the image light is P-polarized with respect to the screen 7.
[0096]
  Further, in the present embodiment, the imaging system is constituted by the first to third mirrors 3 to 5, but it goes without saying that the same effect can be obtained even in a lens system.
[0097]
【The invention's effect】
  According to the present invention, when irradiating image light obliquely to the screen,By making the polarization direction of the color components of all image light irradiated on the screen the P-polarization direction component with respect to the surface irradiated with the screen, reflection on the screen can be reduced and high brightness can be achieved. In addition, a double image due to reflection of reflected light on the screen can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a rear projection display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the same.
FIG. 3 is a top view illustrating a schematic configuration of a projection unit in the rear projection display device of FIG. 1;
FIG. 4 is a side view of the same.
5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a schematic configuration of a screen in the rear projection display device of FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the reflectance characteristics of light incident on an acrylic resin from the air.
FIG. 7 is a graph showing the reflection characteristics of light emitted from an acrylic resin into the air.
FIG. 8 is a graph showing a human specific luminous efficiency characteristic.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional rear projection display device.
FIG. 10 is a top view illustrating a schematic configuration of a projection unit in the rear projection display device of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
  1 housing
  2 Projection unit
  29 λ / 2 retardation plate
  3 First reflection mirror
  4 Second reflection mirror
  5 Third reflection mirror
  6 Fourth reflection mirror
  7 screens
  71 Fresnel lens screen
  72 Lenticular Lens Screen

Claims (1)

光源ランプと、赤色光と緑色光と青色光とに前記光源ランプが発する光を分離する色分離手段と、前記赤色光を光学的に変調する赤色用液晶パネルと、前記緑色光を光学的に変調する緑色用液晶パネルと、前記青色光を光学的に変調する青色用液晶パネルと、前記赤色用液晶パネルで変調された前記赤色光と前記緑色用液晶パネルで変調された前記緑色光と前記青色用液晶パネルで変調された前記青色光とを合成するダイクロイックプリズムと、前記ダイクロイックプリズムによって合成された映像光をスクリーンに対して斜め方向から投写する投写手段とを備えた背面投写型表示装置であって、
前記ダイクロイックプリズムは、前記赤色光を前記投写手段側に反射するとともに、前記緑色光を前記投写手段側に透過する接合面と、前記青色光を前記投写手段側に反射するとともに、前記緑色光を前記投写手段側に透過する接合面とを有しており、
前記赤色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してS偏光方向の前記赤色光が照射され、
前記青色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してS偏光方向の前記青色光が照射され、
前記赤色光を前記投写手段側に反射する接合面及び前記青色光を前記投写手段側に反射する接合面には、当該接合面に対してP偏光方向の前記緑色光が照射され、
前記ダイクロイックプリズムから前記映像光が出射する側に、前記緑色光の偏光方向を回転する狭帯域位相差板が設けられており、
前記狭帯域位相差板は、前記映像光が照射される前記スクリーンの照射面に対してP偏光方向に、全ての前記映像光の偏光方向を揃えることを特徴とする背面投写型表示装置。
A light source lamp; color separation means for separating light emitted from the light source lamp into red light, green light, and blue light; a red liquid crystal panel that optically modulates the red light; and the green light optically. A green liquid crystal panel to modulate; a blue liquid crystal panel to optically modulate the blue light; the red light modulated by the red liquid crystal panel; the green light modulated by the green liquid crystal panel; A rear projection display device comprising: a dichroic prism that synthesizes the blue light modulated by a blue liquid crystal panel; and a projection unit that projects the image light synthesized by the dichroic prism from an oblique direction with respect to a screen. There,
The dichroic prism reflects the red light to the projection means side, transmits a green light to the projection means side, reflects the blue light to the projection means side, and reflects the green light. A joining surface that is transmissive to the projection means side;
The joint surface that reflects the red light toward the projection unit is irradiated with the red light in the S-polarization direction with respect to the joint surface.
The blue light in the S-polarized direction is irradiated to the bonding surface that reflects the blue light toward the projection unit,
The bonding surface that reflects the red light toward the projection unit and the bonding surface that reflects the blue light toward the projection unit are irradiated with the green light in the P-polarization direction with respect to the bonding surface.
On the side from which the image light is emitted from the dichroic prism, a narrow band phase plate that rotates the polarization direction of the green light is provided,
The rear projection display device, wherein the narrow-band phase difference plate aligns the polarization directions of all the image lights in the P-polarization direction with respect to the irradiation surface of the screen irradiated with the image light.
JP2000196157A 1999-07-01 2000-06-29 Rear projection display Expired - Lifetime JP3895907B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000196157A JP3895907B2 (en) 1999-07-01 2000-06-29 Rear projection display

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11-187894 1999-07-01
JP11-187893 1999-07-01
JP18789499 1999-07-01
JP18789399 1999-07-01
JP2000196157A JP3895907B2 (en) 1999-07-01 2000-06-29 Rear projection display

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004171409A Division JP2004252489A (en) 1999-07-01 2004-06-09 Rear projection type display device
JP2006271640A Division JP2007052451A (en) 1999-07-01 2006-10-03 Rear projection display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001075053A JP2001075053A (en) 2001-03-23
JP3895907B2 true JP3895907B2 (en) 2007-03-22

Family

ID=27325965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000196157A Expired - Lifetime JP3895907B2 (en) 1999-07-01 2000-06-29 Rear projection display

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3895907B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9563114B2 (en) 2013-05-20 2017-02-07 Sharp Kabushiki Kaisha Display device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208553A (en) * 2005-01-26 2006-08-10 Tohoku Univ Rear projection display optical system limiting light emitting angle of projector
JP2010217247A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Seiko Epson Corp Projection optical system and projector
JP2015055856A (en) * 2013-09-13 2015-03-23 大日本印刷株式会社 Rear projection type display device
JP7304573B2 (en) * 2019-07-26 2023-07-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 head-up display device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9563114B2 (en) 2013-05-20 2017-02-07 Sharp Kabushiki Kaisha Display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001075053A (en) 2001-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7264357B2 (en) Rear projection display device
JP4157729B2 (en) Reflective image projection device, projection image display device using the same, and light source device used therefor
JP4052044B2 (en) Optical apparatus and projector
JP3858741B2 (en) Polarization conversion device, illumination optical device and projector provided with the polarization conversion device
JP4258293B2 (en) Projection-type image display device
JP3895907B2 (en) Rear projection display
JP2007052451A (en) Rear projection display device
JP2001042461A (en) Back projection type display device
JP3994831B2 (en) Optical device, projector provided with the optical device, and filter used in the optical device
JP2004252489A (en) Rear projection type display device
JPH1010467A (en) Projection and display device
JP3640367B2 (en) LCD video projector
JP3637931B2 (en) Projector device
US20080007697A1 (en) Optical System for Image Projection and Image Projection Apparatus
JP2796653B2 (en) Projection type liquid crystal display
JP3610804B2 (en) Illumination device and projection display device
JP2002023162A (en) Projection system
JPH10260474A (en) Rear projection type display device
JP2007101875A (en) Illumination optical device and reflection type image projecting device
JP2001051347A (en) Rear projection type display device
JPH03208013A (en) Polarized light illuminating system for liquid crystal video projector
JPH0362086A (en) Projection type color display device
JP3625974B2 (en) LCD video projector
JP2000105360A (en) Projection type display device
JPH02309388A (en) Projection type display device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040622

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040823

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041019

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041220

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050105

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050204

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060718

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061003

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061215

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3895907

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222

Year of fee payment: 7

EXPY Cancellation because of completion of term