JP4397565B2 - 液晶プロジェクタ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶素子を用いて変調した画像をスクリーンに投射する液晶プロジェクタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶素子を用いて変調した画像をスクリーンに投射する液晶プロジェクタ装置が提供されている。このような液晶プロジェクタ装置としては、赤色(R)光、緑色(G)光及び青色(B)光のような3つの単色光をそれぞれ変調素子で変調する構成が知られている。
【0003】
ここで、液晶プロジェクタ装置によりスクリーンに投射された画像を、高解像度にして高精細化することが求められている。このため、(1)液晶素子の画素数の増加、(2)複数のプロジェクタ装置によるマルチ画面の構成、(3)緑色(G)光用の画素を半画素ピッチずらした2倍の配置が試みられている。緑色画素を本来の画素ピッチの半画素ピッチで2倍の画素数だけ配置する方法は、人間の視感度特性に着目して感度を向上させる方式であり、デュアルG方式と称されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像の高精細化のために液晶素子の画素数を増加させると、透過型液晶素子においては、画素の開口率が低下し、投射輝度が不足する。また、反射型液晶素子においては、開口率を低下させることなく画素数を増加させても、赤緑青色(RGB)の全帯域の光を1つの投射レンズでスクリーン上に結像するため、投射レンズの有する倍率色収差によって各色に像は厳密に同じ大きさにならず、高解像度の画像は得られない。
【0005】
マルチ画面構成は、画素数を増加させるのに最も単純な手段であるが、各画面を滑らかに接続することは難しい。また、各プロジェクタ装置の明るさ、色再現性、ガンマ特性等のばらつきにより、それぞれの画面の画質が異なる。
【0006】
緑色(G)光用画素の半画素ピッチでの2倍の画素数の配置は、前述したようにRGB全帯域の光を1つの投射レンズでスクリーン上に結像するため、投射レンズの有する倍率色収差によって、各色の像は厳密に同じ大きさにならず、高解像度の画像を得ることは難しい。
【0007】
また、RGBに対応した反射型液晶素子が搭載された光学ユニットにおいて、緑色用反射型液晶素子を追加してデュアルG方式を実現しても、追加の緑色反射型液晶素子に対して緑色光用偏光ビームスプリッタの十分な偏光分離性能が得られず、追加の緑色用反射型液晶素子から射出した画像は、十分なコントラスト比が得られない。
【0008】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、高解像度でコントラスト比が十分な液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明に係る液晶プロジェクタ装置は、液晶素子で変調した画像をスクリーンに投射する液晶プロジェクタ装置において、第1乃至第4の偏光ビームスプリッタと、第1及び第2の1/2波長板と、第1及び第2の液晶素子と、を有し、前記第1の偏光ビームスプリッタは入射する緑色光を互いに直交する第1及び第2の緑色光に分離し、前記第1の液晶素子は前記第1の緑色光を変調し、前記第2の偏光ビームスプリッタは、第1の偏光ビームスプリッタで分離された第1の緑色光を反射して前記第1の液晶素子に導くとともに前記第1の液晶素子で変調された前記第1の緑色の光を透過し、前記第1の1/2波長板は前記第1の偏光ビームスプリッタで分離された第2の緑色光の偏光面を90度回転し、前記第2の液晶素子は前記第2の緑色光を変調し、前記第3の偏光ビームスプリッタは前記第2の1/2波長板からの前記第2の緑色光を反射して前記第2の液晶素子に導くとともに前記第2の液晶素子で変調された前記第2の緑色の光を透過し、前記第2の1/2波長板は前記第3の偏光ビームスプリッタを透過した前記第2の緑色光の偏光面を90度回転し、前記第4の偏光ビームスプリッタは前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1の緑色光を透過するとともに前記第2の1/2波長板からの前記第2の緑色光を反射する。
【0010】
このような構成の液晶プロジェクタ装置により、第1及び第2の緑色光によりスクリーンに表示される第1及び第2の緑色画素は、ともに十分なコントラスト比が得られる。
【0011】
好ましくは、前記第1及び第2の液晶素子は、画像を投射するスクリーンにおいて、水平及び/又は垂直方向に半画素ピッチずれた位置関係にある緑色画素に対応している。
【0012】
好ましくは、赤色光及び青色光をそれぞれ変調する赤色光及び青色光用液晶素子を有し、前記第1及び第2の液晶素子で変調された第1及び第2の緑色光と、前記赤色光及び青色光用液晶素子で変調された赤色光及び青色光を前記スクリーン上において重ね合わせる。
【0013】
好ましくは、前記赤色光及び青色光用液晶素子により変調された赤色光及び青色光の内の赤色光による画像と、前記第1及び第2の液晶素子で変調された第1及び第2の緑色光による画像の大きさが一致している。
【0014】
青色光による画像は、人間の感度に対し鈍いので、赤色光及び緑色光による画像の大きさを一致させることにより、各色の画層は同様の大きさに感じられる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶プロジェクタ装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
本実施の形態は、赤色(R)光、緑色(G)光及び青色(B)光を変調するユニットから構成される。以下では、赤色光及び青色光を変調する赤色光及び青色光ユニットを説明し、続いて緑色光ユニットを説明する。
【0017】
図1は、液晶プロジェクタ装置の赤色光及び青色光ユニット10の概略的な構成を示す図である。
【0018】
赤色光及び青色光ユニット10は、相互に交差してX型に配置され、白色光が入射される赤色光用ダイクロイックミラー11及び青色光用ダイクロイックミラー12と、赤色光用ダイクロイックミラー11から赤色光が入射される第1のプリ偏光ビームスプリッタ(PBS)13と、青色光用ダイクロイックミラー12から青色光が入射される第2のプリ偏光ビームスプリッタ14とを有している。
【0019】
また、赤色光及び青色光ユニット10は、赤色光を変調する赤色光用反射型液晶素子15と、第1のプリ偏光ビームスプリッタ13から入射された赤色光を反射して赤色光用反射型液晶素子15に入射させ、赤色光用反射型液晶素子15で変調された赤色光を透過させる赤色光用偏光ビームスプリッタ16とを有している。
【0020】
さらに、赤色光及び青色光ユニット10は、青色光を変調する青色光用反射型液晶素子17と、第2のプリ偏光ビームスプリッタ14から入射された青色光を反射して青色光用反射型液晶素子17に入射させ、青色光用反射型液晶素子17で変調された青色光を透過させる青色光用偏光ビームスプリッタ18とを有している。
【0021】
さらにまた、赤色光及び青色光ユニット10は、赤色光用ビームスプリッタ16から入射された赤色光と、青色光用ビームスプリッタ18から入射された青色光を同じ方向に反射して合成するクロスダイクロイックプリズム19を有している。
【0022】
X型に交差した赤色用ダイクロイックミラー11及び青色用ダイクロイックミラー12に入射した白色光は、赤色用ダイクロイックミラー11で赤色光が反射され、青色用ダイクロイックミラー12で青色光が前記赤色光と逆方向に反射され、緑色光は透過する。
【0023】
赤色用ダイクロイックミラー11で反射された青色光は、第1のプリ偏光ビームスプリッタ13に入射し、所定の偏光が反射される。第1のプリ偏光ビームスプリッタ13で反射された赤色光は、赤色用偏光ビームスプリッタ16に入射し、反射されて赤色光用反射型液晶素子15に入射し、変調される。赤色光用反射型液晶素子15で変調された赤色光は、赤色用偏光ビームスプリッタ16を透過して、クロスロイックプリズム19に入射し、反射される。
【0024】
青色用ダイクロイックミラー11で反射された赤色光は、第2のプリ偏光ビームスプリッタ14に入射し、所定の偏光が反射される。第2のプリ偏光ビームスプリッタ14で反射された青色光は、青色用偏光ビームスプリッタ18に入射し、反射されて青色光用反射型液晶素子17に入射し、変調される。青色光用反射型液晶素子17で変調された青色光は、青色用偏光ビームスプリッタ18を透過して、クロスダイクロイックプリズム19に入射し、反射される。
【0025】
図2は、液晶プロジェクタ装置の緑色光ユニット20の概略的な構成を示す図である。
【0026】
図中において、光線aは無偏光の白色光を、光線bはS波を、光線cはP波を、それぞれ示している。
【0027】
緑色光ユニット20は、無偏光の白色光が入射される緑色用ダイクロイックミラー21と、緑色用ダイクロイックミラー21を透過した緑色光が入射され、相互に直交する第1及び第2の緑色光に分離する板状の第1の偏光ビームスプリッタ22と、第1の緑色光を変調する第1の緑色用反射型液晶素子23と、第1の偏光ビームスプリッタ22からの第1の緑色光と第1の反射型液晶素子23からの第1の緑色光が入射される第2の偏光ビームスプリッタ24とを有している。
【0028】
なお、第1の偏光ビームスプリッタ22は、板状であるが、キューブ状の硝子ブロックによる偏光ビームスプリッタを用いることもできる。
【0029】
また、緑色光ユニット20は、第1の偏光ビームスプリッタ22からの第2の緑色光について、偏光面を90度回転する変換する第1の1/2波長板25と、第2の緑色光を変調する第2の緑色用反射型液晶素子26と、第1の1/2波長板25からの第2の緑色光と第2の反射型液晶素子26からの第2の緑色光が入射される第3の偏光ビームスプリッタ27と、第2の偏光ビームスプリッタ27からの第2の緑色光の偏光面を90度回転する第2の1/2波長板28と、第2の偏光ビームスプリッタ24からの第1の緑色光及び第3の偏光ビームスプリッタ及び第2の1/2波長板28からの第2の緑色光が入力され、これらを合成する第4の偏光ビームスプリッタ29とを有している。
【0030】
緑色光ユニット20に入力された無偏光の白色光は、緑色用ダイクロイックミラー21に入射され、緑色光のみが透過する。緑色用ダイクロイックミラー21を透過した緑色光は、板状の第1の偏光ビームスプリッタ22に入射され、S波は第1の緑色光として反射され、P波は第2の緑色光として透過し、波面が分離される。第1の偏光ビームスプリッタ22で反射されたS波の第1の緑色光は、第2の偏光ビームスプリッタ24に入射され、反射される。第2の偏光ビームスプリッタ24で反射されたS波の第1の緑色光は、第1の緑色用反射型液晶素子23に入射され、変調されたP波となる。第1の緑色用反射型液晶素子23で変調されたP波の第1の緑色光は、第2の偏光ビームスプリッタ24に入射し、透過する。第2の偏光ビームスプリッタ24を透過したP波の第1の緑色光は、第4の偏光ビームスプリッタ29に入射し、透過する。
【0031】
第1の偏光ビームスプリッタ22を透過したP波の第2の緑色光は、第1の1/2波長板25に入射し、S波に変換される。第1の1/2波長板25で変換されたP波の第2の緑色光は、第3の偏光ビームスプリッタ27に入射し、反射される。第3の偏光ビームスプリッタ27で反射されたS波の第2の緑色光は、第2の緑色用反射型液晶素子26に入射され、変調されたP波となる。第2の緑色用反射型液晶素子26で変調されたP波の第2の緑色光は、第3の偏光ビームスプリッタ27に入射し、透過する。第3の偏光ビームスプリッタ27を透過したP波の第2の緑色光は、第2の1/2波長板28に入射し、S波に変換される。第2の1/2波長板で変換されたS波の第2の緑色光は、第4の偏光ビームスプリッタ29に入射し、反射される。
【0032】
第4の偏光ビームスプリッタ29から射出された第1及び第2の緑色光は、前述の赤色及び青色用ユニット10のクロスダイクロイックプリズム19から射出された赤色光及び青色光とともに、投射レンズを介して図示しないスクリーンに投射される。スクリーン上において、第1の緑色用反射型液晶素子23により変調された第1の緑色光と第2の緑色用反射型液晶素子26により変調された第2の緑色光による画像は、合成される。
【0033】
次に、本実施の形態と比較するために、反射型液晶素子を用いる通常の液晶プロジェクタ装置に追加の緑色用液晶素子を加えることにより実現したデュアルG方式のプロジェクタ装置を参考例として説明する。
【0034】
図3は、参考例のプロジェクタ装置100の概略的な構成を示す図である。
【0035】
まず、追加の緑色液晶素子を加える前の動作について説明する。
【0036】
プロジェクタ装置100に入射した白色光の内、赤色光(R)及び緑色光(G)は、赤色及び緑色用ダイクロイックミラー101によって反射され、第1のプリ偏光ビームスプリッタ103に入射され、反射される。ここで、赤色光及び緑色光は、重なって黄色光(Ye)となっている。
【0037】
第1のプリ偏光ビームスプリッタ103で反射された赤色光及び緑色光は、緑色用ダイクロイックミラー105に入射し、緑色光は反射し、赤色光は透過する。
【0038】
緑色用ダイクロイックミラー105を透過した赤色光は、第1のフィールドレンズ106を介して赤色光用偏光ビームスプリッタ107に入射し、反射されて赤色光用反射型液晶素子108に入射し、変調される。赤色光用反射型液晶素子108で変調された赤色光は、赤色光用偏光ビームスプリッタ107を透過し、クロスダイクロイックプリズム109に入射し、反射される。
【0039】
緑色用ダイクロイックミラー105で反射された緑色光は、第2のフィールドレンズ113を介して緑色用偏光ビームスプリッタ114に入射され、反射されて緑色用反射型液晶素子115に入射し、変調される。緑色用反射型液晶素子115で変調された緑色光は、緑色光用偏光ビームスプリッタ114を透過し、クロスダイクロイックプリズム109に入射し、透過する。
【0040】
プロジェクタ装置100に入射した白色光の内、青色光(B)は、青色光用ダイクロイックミラー102によって反射され、第2のプリ偏光ビームスプリッタ104に入射され、反射される。第2のプリ偏光ビームスプリッタ104で反射された青色光は、第3のフィールドレンズ110を介して青色光用偏光ビームスプリッタ111に入射し、反射されて青色光用反射型液晶素子112に入射し、変調される。青色光用液晶素子112で変調された青色光は、青色光用偏光ビームスプリッタ111を透過し、クロスダイクロイックプリズム109に入射し、反射される。
【0041】
このように、プロジェクタ装置100には、白色光が入射し、赤色光用反射型液晶素子108で変調された赤色光、緑色光用反射型液晶素子115で変調された緑色光、及び青色光用反射型液晶素子112で変調された青色光が射出される。これら赤色光、緑色光及び青色光は、同一の投射レンズでスクリーン上に投射される。
【0042】
このような構成のプロジェクタ装置100に、追加の緑色用液晶素子116を備えることにより、デュアルG方式を実現する。
【0043】
この場合、第2のフィールドレンズ113を介して緑色用偏光ビームスプリッタ114に入射した緑色光の内、S波は反射して緑色光用反射型液晶素子115に入射し、P波は透過して追加の緑色光用反射型液晶阻止116に入射する。緑色用反射型液晶素子115に入射されたS波は、変調されたP波となって緑色用偏光ビームスプリッタ114を透過し、追加の緑色用反射型液晶阻止116に入射されたP波は、変調されたS波となって緑色用偏光ビームスプリッタ114で反射される。これらS波及びP波からなる緑色光は、共にクロスダイクロイックプリズム109に入射する。
【0044】
クロスダイクロイックプリズム109を透過した緑色光は、同一の投射レンズによってスクリーン上に投射される。スクリーン上で、第1及び第2の緑色用反射型液晶素子で変調された緑色光は、半画素ピッチずれた緑色画素に対応している。
【0045】
ただし、追加の緑色反射型液晶素子116に対して緑色光用偏光ビームスプリッタ114の十分な偏光分離透過性能が得られず、追加の緑色用反射型液晶素子から射出した画像は、十分なコントラスト比が得られない。
【0046】
この参考例の液晶プロジェクタ装置100と比較すると、本実施の形態の液晶プロジェクタ装置においては、第1及び第2の緑色光において、いずれも十分なコントラスト比を有している。すなわち、本実施の形態の緑色用ユニット20においては、第1及び第2の緑色光について、いずれも十分な偏光分離等価性能を有しているので、いずれの緑色光についても十分なコントラスト比が得られる。
【0047】
図4は、液晶プロジェクタ装置からスクリーンへの投射を示す図である。
【0048】
本実施の形態の液晶プロジェクタ装置は、赤色光及び青色光を投射する赤色光及び青色光ユニット10と緑色光を投射する緑色光ユニット20から構成されている。
【0049】
赤色光及び青色光を投射する赤色光及び青色光ユニット10が投射する赤色光及び青色光aと、緑色光ユニット20が投射する緑色光b,cによる画像は、スクリーン30上の同じ位置にある。
【0050】
ここで、赤色光及び青色光aの内の赤色光と緑色光b,cの大きさが一致するようになされる。通常、赤色光による画像と青色光による画像は、投射レンズの倍率色収差により、投射時の画像の大きさが異なるが、青色画像は人間の感度に対し鈍いので、赤色画像と緑色画像の大きさが一致するように配置すればよい。
【0051】
図5は、スクリーン上における第1及び第2の緑色画素の配置を示す図である。
【0052】
緑色光用ユニット20が投射する緑色光は、第1の緑色用反射型液晶素子23により変調された第1の緑色光bと、第2の緑色用反射型液晶素子26により変調された第2の緑色光cから構成される。
【0053】
第1の緑色光bによる第1の緑色画素(図中の実線)と、第2の緑色光cによる第2の緑色画素(図中の破線)とは、水平方向及び垂直方向に半画素ピッチD、すなわち最小画素単位ピッチの1/2ずれた位置に重ね合わせて配置されている。
【0054】
人間の感度は、可視光では緑色光に対して一番敏感であるので、このように緑色画素を半画素ピッチDずらして2倍の画素数だけ配置することにより、画像の高精細化を図ることができる。
【0055】
なお、前述の実施の形態は、本発明の一具体例に過ぎず、本発明は、これに限定されない。例えば、前記図3においては、赤色光及び青色光ユニット10と緑色光ユニット20を個別に構成したが、これらを同一のユニットに構成することもできる。
【0056】
【発明の効果】
前述のように、本発明によると、高解像度であって、倍率色収差が小さく、コントラスト比が十分な液晶プロジェクタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶プロジェクタ装置の赤色光及び青色光ユニットの概略的な構成を示す図である。
【図2】液晶プロジェクタ装置の緑色光ユニットの概略的な構成を示す図である。
【図3】参考例のプロジェクタ装置の概略的な構成を示す図である。
【図4】液晶プロジェクタ装置からスクリーンへの投射を示す図である。
【図5】第1及び第2の緑色画素の配置を示す図である。
【符号の説明】
11 赤色用ダイクロイックミラー
12 青色用ダイクロイックミラー
13 第1のプリ偏光ビームスプリッタ
14 第2のプリ偏光ビームスプリッタ
15 赤色用反射型液晶素子
16 赤色用偏光ビームスプリッタ
17 青色用反射型液晶素子
18 青色用偏光ビームスプリッタ
19 クロスダイクロイックプリズム
21 緑色用ダイクロイックミラー
22 第1の偏光ビームスプリッタ
23 第1の緑色用反射型液晶素子
24 第2の偏光ビームスプリッタ
25 第1の1/2波長板
26 第2の緑色用反射型液晶素子
27 第3の偏光ビームスプリッタ
28 第2の1/2波長板
29 第4の偏光ビームスプリッタ
Claims (3)
- 液晶素子で変調した画像をスクリーンに投射する液晶プロジェクタ装置において、
第1乃至第4の偏光ビームスプリッタと、
第1及び第2の1/2波長板と、
第1及び第2の液晶素子と、
を有し、
前記第1の偏光ビームスプリッタは入射する緑色光を互いに直交する第1及び第2の緑色光に分離し、前記第1の液晶素子は前記第1の緑色光を変調し、前記第2の偏光ビームスプリッタは、第1の偏光ビームスプリッタで分離された第1の緑色光を反射して前記第1の液晶素子に導くとともに前記第1の液晶素子で変調された前記第1の緑色の光を透過し、前記第1の1/2波長板は前記第1の偏光ビームスプリッタで分離された第2の緑色光の偏光面を90度回転し、前記第2の液晶素子は前記第2の緑色光を変調し、前記第3の偏光ビームスプリッタは前記第2の1/2波長板からの前記第2の緑色光を反射して前記第2の液晶素子に導くとともに前記第2の液晶素子で変調された前記第2の緑色の光を透過し、前記第2の1/2波長板は前記第3の偏光ビームスプリッタを透過した前記第2の緑色光の偏光面を90度回転し、前記第4の偏光ビームスプリッタは前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1の緑色光を透過するとともに前記第2の1/2波長板からの前記第2の緑色光を反射し、
前記第1及び第2の液晶素子は、画像を投射するスクリーンにおいて、垂直及び水平方向に半画素ピッチずれた位置関係にある緑色画素に対応していること
を特徴とする液晶プロジェクタ装置。 - 赤色光及び青色光をそれぞれ変調する赤色光及び青色光用液晶素子を有し、前記第1及び第2の液晶素子で変調された第1及び第2の緑色光と、前記赤色光及び青色光用液晶素子で変調された赤色光及び青色光を前記スクリーン上において重ね合わせることを特徴とする請求項1記載の液晶プロジェクタ装置。
- 前記赤色光及び青色光用液晶素子により変調された赤色光及び青色光の内の赤色光による画像と、前記第1及び第2の液晶素子で変調された第1及び第2の緑色光による画像の大きさが一致していることを特徴とする請求項2記載の液晶プロジェクタ装置。
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