JP4806912B2 - Image projection device - Google Patents
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Description
本発明は画像投射装置(プロジェクタ装置)に関する。特に本発明は、液晶パネルなどを画像表示手段として用いたプロジェクタ装置に関する。特定的には、本発明は、反射型液晶パネルなどの画像表示手段で光を反射して変調する形式の反射型画像投射装置に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus (projector apparatus). In particular, the present invention relates to a projector apparatus using a liquid crystal panel or the like as an image display means. Specifically, the present invention relates to a reflection type image projection apparatus of a type that reflects and modulates light with an image display means such as a reflection type liquid crystal panel.
画像表示手段に偏光光を変調して画像を表示する液晶表示装置(液晶パネル)を用いたプロジェクタ装置として、液晶パネル内に被変調光を透過させ、被変調光が液晶パネルを透過する過程で変調をうける透過型プロジェクタ装置と、被変調光を液晶パネルに照射し、照射された被変調光が液晶パネルで反射されるとき変調されて偏光軸を変化される反射型プロジェクタ装置とが知られている。本発明は特に、後者の反射型プロジェクタ装置に関する。 As a projector device using a liquid crystal display device (liquid crystal panel) that modulates polarized light on an image display means and displays an image, the modulated light is transmitted through the liquid crystal panel, and the modulated light passes through the liquid crystal panel. There are known a transmissive projector device that is modulated, and a reflective projector device that irradiates a liquid crystal panel with modulated light and modulates the polarization axis when the irradiated modulated light is reflected by the liquid crystal panel. ing. The present invention particularly relates to the latter reflective projector apparatus.
反射型プロジェクタ装置としては、たとえば、特開平8−15794号公報に記載されているものが知られている。特開平8−15794号公報に記載されている反射型プロジェクタ装置は、照明系と光学系との干渉を極力避けて、小型、薄型化を意図したものである。 As a reflection type projector device, for example, the one described in JP-A-8-15794 is known. The reflection type projector apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-15794 is intended to be small and thin while avoiding interference between an illumination system and an optical system as much as possible.
図7は、そのような反射型プロジェクタ装置の代表例として、画像表示部として、反射型液晶パネル(LCOS:LiquidCrystalonSilicon)を用いた反射型プロジェクタ装置の光学系の構成図である。図7に図解した反射型プロジェクタ装置は、3原色光、すなわち、青色、緑色、赤色を提供する光源として、白色光を出力するランプ201と、コリメータレンズ202と、フライアイ(蠅の目)レンズ203、204と、入射光の例えばP偏光成分の光をS偏光に変換して出力するPS変換手段205と、メインコンデンサレンズ206と、青色反射ダイクロッイクミラー207と、緑赤色反射ダイクロイックミラー208と、全反射ミラー209、210と、緑反射ダイクロイックミラー211とを有する。
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical system of a reflection type projector apparatus using a reflection type liquid crystal panel (LCOS: Liquid Crystal Silicon) as an image display unit as a representative example of such a reflection type projector apparatus. The reflective projector apparatus illustrated in FIG. 7 has a
反射型プロジェクタ装置はさらに、クロスプリズム224と、このクロスプリズム224の周囲に配設された、3個の偏光ビームスプリッタ(PBS)、すなわち、第1偏光ビームスプリッタ(PBS)218、第2PBS219、第3PBS223を有する。反射型プロジェクタ装置は、クロスプリズム224を挟んで、第2PBS219と対向する側に投射レンズ225を有する。第2PBS219の一方の面側には、コンデンサレンズ212が配設され、他方の面に緑色用液晶反射パネル213と1/4波長板214とが配設されている。第1PBS218の一方の面側には、コンデンサレンズ215が配設され、他方の面に赤色用液晶反射パネル217と1/4波長板216とが配設されている。第3PBS223の一方の面側には、コンデンサレンズ220が配設され、他方の面に緑色用液晶反射パネル222と1/4波長板221とが配設されている。
The reflective projector device further includes a
光源からは3原色光、すなわち、青色光、緑色光、赤色光が下記のごとく出力される。赤色光は、メインコンデンサレンズ206から出力された白色光が緑赤色反射ダイクロイックミラー208で反射され、全反射ミラー209で反射され、緑反射ダイクロイックミラー211を透過し、コンデンサレンズ215に入射する。緑色光は、メインコンデンサレンズ206から出力された白色光が緑赤色反射ダイクロイックミラー208で反射され、全反射ミラー209で反射され、緑反射ダイクロックミラー211で反射され、コンデンサレンズ212に入射する。青色光は、メインコンデンサレンズ206から出力された白色光が青色反射ダイクロックミラー207で反射され、全反射ミラー210で反射され、コンデンサレンズ220に入射する。
The light source outputs three primary color lights, that is, blue light, green light, and red light as follows. For the red light, white light output from the
コンデンサレンズ212に入射された緑色光は、第2PBS219で反射されて1/4波長板214を透過して緑色用液晶反射パネル213に入射し、そこで変調されると第2PBS219を透過してクロスプリズム224に入射して投射レンズ225から、その前方に位置するスクリーン(図示せず)に投射される。コンデンサレンズ215に入射された赤色光は、第1PBS218で反射されて1/4波長板216を透過して赤色用液晶反射パネル217に入射し、そこで変調されると第1PBS218を透過してクロスプリズム224に入射して投射レンズ225から、その前方に位置するスクリーン(図示せず)に投射される。コンデンサレンズ220に入射された緑色光は、第3PBS223で反射されて1/4波長板221を透過して緑色用液晶反射パネル222に入射し、そこで変調されると第3PBS223を透過してクロスプリズム224に入射して投射レンズ225から、その前方に位置するスクリーン(図示せず)に投射される。
The green light incident on the
3原色光を提供する光源は、特許文献1(特開平8−15794号公報)に図解されているように、上記構成の上部などに配置することができる。
第1偏光ビームスプリッタ(PBS)218、第2PBS219、第3PBS223を用いた反射型プロジェクタ装置は、照明光学系のFナンバーを小さくできないため、明るさの点で不十分であるという問題に遭遇している。
The reflection type projector apparatus using the first polarizing beam splitter (PBS) 218, the
また偏光ビームスプリッタ(PBS)は、図5(B)に図解したように、入射角度依存性が高く、斜め入射光があると透過率が低下し、投射レンズ225から投射した画像のコントラストが低下するという問題に遭遇している。それを改善するためには、光学系の各部品の配置を正確に行い、さらに微細な位置調整が必要になるという不利益に遭遇する。
Further, as illustrated in FIG. 5B, the polarization beam splitter (PBS) has high incident angle dependency, and when there is obliquely incident light, the transmittance is reduced and the contrast of the image projected from the
さらに偏光ビームスプリッタ(PBS)は比較的寸法が大きく、そして、重量的にも重い。その結果、反射型プロジェクタ装置を小型化するのには限界に遭遇している。 Furthermore, the polarizing beam splitter (PBS) is relatively large in size and heavy in weight. As a result, a limit has been encountered in reducing the size of the reflective projector apparatus.
偏光ビームスプリッタ(PBS)を用いると、光学系が全体として複雑であり、光学部品の配置が難しい。そして光学部品の実装が困難である。 When a polarization beam splitter (PBS) is used, the optical system is complicated as a whole, and it is difficult to arrange optical components. And it is difficult to mount optical components.
反射型プロジェクタ装置には、ランプ201、緑色用液晶反射パネル213、赤色用液晶反射パネル217、緑色用液晶反射パネル222などの熱がでるものが配設されていて、その冷却対策(放熱対策)が必要になるが、狭い空間に多数の部品が収容されていると、放熱対策または冷却対策を十分に行うことが難しい。
In the reflection type projector apparatus,
本発明は上記問題を克服し、小型、軽量で、コントラストに優れ、冷却対策が十分に行え、実装面でも有利な画像投射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image projection apparatus that overcomes the above-mentioned problems, is compact and lightweight, has excellent contrast, is capable of sufficient cooling measures, and is advantageous in terms of mounting.
本発明によれば、
3つの入射面から入射された赤、緑、青の3原色光を合成して出射面から出射させるクロスプリズムと、
当該クロスプリズムの上記出射面からの光を入射可能に配置され、前記クロスプリズムで合成した光をスクリーンに投射する投射レンズと、
上記クロスプリズムおよび上記投射レンズが配置された面の下部の位置から、上記赤、緑、青の3原色光をそれぞれ照明光として照射する、個別に設けられた3個の光源と、
上記クロスプリズムの上記3つの入射面に対応した位置に配設され、画像表示信号に応じて、上記3個の光源から照射された上記赤、緑、青の3原色光を変調して画像を表示する3個の反射型の画像表示部と、
波長依存性が低く、第1の偏光光を透過させ、上記第1偏光光と直交する偏光軸を持つ第2の偏光光を反射する3個の偏光ビームフィルタであってそれぞれ、垂直方向において上記光源と上記反射型の画像表示部との間に配設され、水平方向において上記クロスプリズムの対応する入射面と対向し、かつ、垂直方向に対して45度の角度をなす向きに配置され、上記光源から照射された対応する原色光を透過させて上記対応する画像表示部に導き、上記画像表示部において上記画像表示信号に応じて変調された3原色変調画像光が当該偏光ビームフィルタで反射され、上記クロスプリズムの上記対応する入射面に入射するように配置され、第1の偏光光を透過させ、上記第1偏光光と直交する偏光軸を持つ第2の偏光光を反射する、3個の偏光ビームフィルタと、
を備え、
上記クロスプリズムの4つの接合面に垂直な平面に平行になり、かつ、上記クロスプリズムの上記3つの入射面と直交するように、上記画像表示部の表示平面を配置した、
ことを特徴とする画像投射装置が提供される。
According to the present invention,
A cross prism that combines the three primary colors of red, green, and blue incident from three incident surfaces and emits the light from the emission surface;
A projection lens that is arranged so that light from the exit surface of the cross prism can enter, and projects the light combined by the cross prism onto a screen;
From the position of the lower portion of the cross prism and the projection lens is disposed surface, the red, green, illuminating the three primary colors of blue respectively as the illumination light, and three light source provided separately,
The cross prism is disposed at a position corresponding to the three incident surfaces, and modulates the three primary color lights of red, green, and blue emitted from the three light sources in accordance with an image display signal. Three reflective image display units for display;
Three polarization beam filters having low wavelength dependency, transmitting the first polarized light, and reflecting the second polarized light having a polarization axis orthogonal to the first polarized light, each in the vertical direction Disposed between the light source and the reflective image display unit, facing the corresponding incident surface of the cross prism in the horizontal direction and arranged at an angle of 45 degrees with respect to the vertical direction; The corresponding primary color light emitted from the light source is transmitted and guided to the corresponding image display unit, and the three primary color modulated image light modulated according to the image display signal in the image display unit is reflected by the polarization beam filter. And disposed so as to be incident on the corresponding incident surface of the cross prism, transmits the first polarized light, and reflects the second polarized light having a polarization axis orthogonal to the first polarized light. Bias And beam filters,
With
The now flat row in a plane perpendicular to the four joint surfaces of the cross prism, and the three incident surfaces and straight intersect each to the cross prism was disposed a display plane of the image display unit,
An image projection apparatus characterized by the above is provided.
好ましくは、上記偏光ビームフィルタに入射する原色照明光は、その偏光面が当該偏光ビームフィルタに対するP偏光の向きになるように設定されている。また好ましくは、上記偏光ビームフィルタは、当該偏光ビームフィルタに対するS偏光は反射し、P偏光を透過するようにその向きを配置して構成されている。 Preferably, the primary color illumination light incident on the polarizing beam filter is set so that the plane of polarization is P-polarized with respect to the polarizing beam filter. Preferably, the polarizing beam filter is configured so that the S-polarized light with respect to the polarizing beam filter is reflected and the direction thereof is transmitted so as to transmit the P-polarized light.
好ましくは、上記画像表示部が0%黒色を表示している場合は、上記画像表示部は上記入射された原色光を変調せず、上記画像表示部が100%の対応する原色光を表示している場合は、上記画像表示部は上記入射された原色光を、その偏光面がほぼ90度回転するように変調する。 Preferably, when the image display unit displays 0% black, the image display unit does not modulate the incident primary color light, and the image display unit displays 100% corresponding primary color light. If so, the image display unit modulates the incident primary color light so that the plane of polarization rotates approximately 90 degrees.
好ましくは、上記クロスプリズムと上記偏光ビームフィルタとの間に、上記クロスプリズムの反射面において光を反射させることで原色合成させる3原色光のうちの2原色光について、上記クロスプリズムの反射面に対しS偏光となるように光を入射させる1/2波長板を配置する。 Preferably, between the cross prism and the polarizing beam filter, two primary color lights out of the three primary colors synthesized by reflecting light on the reflection surface of the cross prism are reflected on the reflection surface of the cross prism. On the other hand, a half-wave plate on which light is incident is arranged so as to be S-polarized light.
さらに好ましくは、上記1/2波長板と上記偏光ビームフィルタの間に、上記1/2波長板とほぼ平行になるように直線偏光手段を配置し、当該直線偏光手段の透過軸を上記クロスプリズムの反射面に対しほぼP偏光となる向きに構成する。 More preferably, linearly polarizing means is disposed between the half-wave plate and the polarizing beam filter so as to be substantially parallel to the half-wave plate, and the transmission axis of the linearly polarizing means is set to the cross prism. The direction of the light is substantially P-polarized with respect to the reflecting surface.
好ましくは、上記クロスプリズムの反射面に対して、光を透過させることで合成させる1原色光について、上記クロスプリズムの当該原色光の入射面にほぼ平行になるように直線偏光手段を配置し、当該直線偏光手段の透過軸を上記クロスプリズムの反射面に対しP偏光となる向きにほぼ構成する。 Preferably, linear polarization means is disposed so that the primary prism light combined by transmitting light to the reflecting surface of the cross prism is substantially parallel to the primary prism light incident surface of the cross prism, The transmission axis of the linearly polarizing means is substantially configured in the direction of P-polarized light with respect to the reflecting surface of the cross prism.
好ましくは、当該画像投射装置は、上記3個の光源を冷却する第1冷却手段を有する。Preferably, the image projection apparatus includes a first cooling unit that cools the three light sources.
好ましくは、当該画像投射装置は、3個の反射型の画像表示部を冷却する第2冷却手段を有する。Preferably, the image projection apparatus includes a second cooling unit that cools the three reflective image display units.
好ましくは、上記各画像表示部はその反射面(表示面)が下向きに配置されている。さらに好ましくは、上記3個の光学系の下部より、上記各偏光分離部を通り、上記各画像表示部に入射する3原色光をそれぞれ提供する光源をさらに有する。 Preferably, each of the image display units has a reflection surface (display surface) facing downward. More preferably, the apparatus further includes light sources that respectively provide the three primary color lights incident on the image display units from the lower portions of the three optical systems through the polarization separation units.
本発明は、偏光・偏向手段としての光偏光ビームスプリッタ(PBS)に代えて、偏光ビームフィルタ(PBF:PolarizedBeamFilter)を用いる。PBFは、図5(A)に図解したように、波長依存性が少なく、入射角度依存性も少ない。このような利点を有するPBFを用いることで、下記に列挙する種々の効果を奏することができる。 In the present invention, a polarization beam filter (PBF: Polarized Beam Filter) is used instead of the optical polarization beam splitter (PBS) as the polarization / deflection means. As illustrated in FIG. 5A, the PBF has less wavelength dependency and less incident angle dependency. By using PBF having such advantages, various effects listed below can be achieved.
偏光ビームフィルタ(PBF)を用いた本発明の画像投射装置は、偏光ビームスプリッタ(PBS)を用いた画像投射装置と比較すると、Fナンバーを小さくできるので、輝度を高め、コントラストを向上できる。さらに、PBFを用いた本発明の画像投射装置はPBSを用いた画像投射装置と比較すると、光学部品の配置に余裕が出る。また、光学系を組み立てた後の光学部品の位置の微調整が不要となる。 Compared with an image projection apparatus using a polarization beam splitter (PBS), the image projection apparatus of the present invention using a polarization beam filter (PBF) can reduce the F-number, and thus can increase brightness and improve contrast. Furthermore, the image projection apparatus of the present invention using PBF has a margin in the arrangement of optical components as compared with the image projection apparatus using PBS. Further, fine adjustment of the position of the optical component after assembling the optical system becomes unnecessary.
PBFを用いると、PBSを用いた場合に比較して、PBFを透過する回数を1回減少させる構成をとることができる。その結果、PBFを用いた本発明の画像投射装置は一層輝度を高め、コントラストを向上できる。 When PBF is used, it is possible to adopt a configuration in which the number of times the PBF is transmitted is reduced by one as compared with the case where PBS is used. As a result, the image projection apparatus of the present invention using PBF can further increase the luminance and improve the contrast.
本発明の画像投射装置は、光学系などを整然と配置できる。しかも、クロスプリズムと3個の光学系を同一平面に配置でき、高さ方向の寸法を小さくできる。本発明の画像投射装置はさらに、配置設計が容易であり、収容効率も高いから、コンパクトに収容でき、小型、軽量化を図ることができる。PBFは小型であり、軽量であり、一層の小型、軽量化を図ることができる。 The image projection apparatus of the present invention can orderly arrange an optical system and the like. Moreover, the cross prism and the three optical systems can be arranged on the same plane, and the dimension in the height direction can be reduced. Furthermore, the image projection apparatus of the present invention is easy to arrange and design and has high accommodation efficiency, so that it can be accommodated in a compact manner and can be reduced in size and weight. PBF is small and lightweight, and can be further reduced in size and weight.
本発明の画像投射装置は、冷却対策が容易であり、冷却効果も高い。 The image projection apparatus of the present invention is easy to take cooling measures and has a high cooling effect.
本発明の画像投射装置は、画像表示部などへの配線が容易で、実装面でも有利である。 The image projection apparatus of the present invention can be easily wired to an image display unit or the like, and is advantageous in terms of mounting.
本発明の画像投射装置は、投影レンズの配置の柔軟性が高く、投射レンズの上下シフト機構等も実装しやすい。 The image projection apparatus according to the present invention has a high flexibility in arrangement of the projection lens, and can easily mount a vertical shift mechanism of the projection lens.
本発明の画像投射装置は、筐体内を浮遊するゴミなどがパネル面につきにくく、ゴミの付着による偏光光のレベル低下は少なく、表示画質の低下が少ない。 In the image projection apparatus of the present invention, dust or the like floating in the housing is difficult to touch the panel surface, the level of polarized light due to adhesion of dust is small, and display image quality is hardly degraded.
本発明の画像投射装置は、画像表示部を含めた結像光学系がコンパクトに配置されており、機構構造的な剛性を向上しやすい。そのため、3個の画像表示部間の画素位置ずれ等が発生しにくく、高い画質の画像を提供できる。 In the image projection apparatus of the present invention, the imaging optical system including the image display unit is arranged in a compact manner, and the mechanical structural rigidity is easily improved. For this reason, pixel position misalignment or the like between the three image display units hardly occurs, and a high-quality image can be provided.
図1〜図3を参照して本発明の画像投射装置(プロジェクタ装置)の実施の形態としての反射型プロジェクタ装置について述べる。図1(A)、(B)は本発明の第1実施の形態のプロジェクタ装置の斜視図である。図2は図1(A)、(B)に図解したプロジェクタ装置に適用可能な光源の構成例を示した図である。図3は図1(A)、(B)に図解したプロジェクタ装置における部分構成と光線軌跡の1例を図解する図である。図4は図1(A)、(B)に図解したプロジェクタ装置に配設されているクロスプリズム周辺の光学系の配置の概要を示す図である。 A reflection type projector apparatus as an embodiment of an image projection apparatus (projector apparatus) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are perspective views of a projector device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a light source applicable to the projector apparatus illustrated in FIGS. 1 (A) and 1 (B). FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a partial configuration and a ray trajectory in the projector apparatus illustrated in FIGS. 1 (A) and 1 (B). FIG. 4 is a diagram showing an outline of the arrangement of optical systems around the cross prism arranged in the projector apparatus illustrated in FIGS. 1 (A) and 1 (B).
〔プロジェクタ装置の主要な構成要素〕
図1(A)、(B)において、プロジェクタ装置100は、図解の中央部分にクロスプリズム10を有し、その前方に投射レンズ16を有する。プロジェクタ装置100は、クロスプリズム10の両側と、クロスプリズム10を挟んで投射レンズ16と対向する側との合計3方向に下記の光学系を有する。図1(A)、(B)において、クロスプリズム10の左側に、第1光学系として、第1液晶反射パネル1と、偏光光を分離する手段として第1偏光ビームフィルタ(第1PBF)61と、第1直線偏光板11と、第1の1/2波長板21とを有する。図1(A)、(B)において、クロスプリズム10を挟んで投射レンズ16と対向する側に、第2光学系として、第2液晶反射パネル2と、第2偏光ビームフィルタ(第2PBF)62と、第2直線偏光板12とを有する。図1(A)、(B)において、クロスプリズム10の右側に、第3光学系として、第3液晶反射パネル3と、第3偏光ビームフィルタ(第3PBF)63と、第3直線偏光板13と、第3の1/2波長板23とを有する。
[Main components of the projector device]
1A and 1B, a
なお第2光学系には、第1および第3の1/2波長板21、23に該当する第2の波長板が設けられていない。その理由について述べる。クロスプリズム10内において3原色光を合成させるとき、3原色光のうちの2原色光について、図4に図解した例示においては、第1光学系からクロスプリズム10内の反射面10aに入射する青色変調光71mおよび第3光学系からクロスプリズム10内の反射面10bに入射する赤色変調光73mについて、クロスプリズム10内の反射面10a、10bで反射されることにより90度光路が変わる。他方、第2光学系からクロスプリズム10に入射する光はクロスプリズム10内で反射されずに透過する。
The second optical system is not provided with a second wave plate corresponding to the first and third half-
クロスプリズム10において、ダイクロイックコーティング膜等により形成された反射面10a、10bの特性として、S偏光は反射に適しており、P偏光は透過に適している。したがって、本実施の形態においては、例示のような偏光状態を選択している。このように偏光状態を調整するため、第1光学系および第3光学系には1/2波長板21、23を設けており、第2の光学系については1/2波長板を設ける必要がない。なお、3原色光のうちの2原色光をどう選択するかについては、適宜選択することができる。
In the
クロスプリズム10と投射レンズ16とはほぼ同一面に配設されている。クロスプリズム10を挟んで、第1光学系の第1PBF61と第1直線偏光板11と第1の1/2波長板21と、第2光学系の第2PBF62と第2直線偏光板12と、第2光学系の第3PBF63と第3直線偏光板13と第3の1/2波長板23とがほぼ同一面に配設されている。このように、プロジェクタ装置100を構成する光学系は、クロスプリズム10を挟んで、ほぼ同一面に配設(配置)されている。
The
本発明の実施の形態のプロジェクタ装置100は上述した光学系の構成要素(光学部品)に加えて、3原色光、すなわち、青色(B)光、緑色(G)光、赤色(R)光を出力する3種の光源51〜53を有するがその詳細は後述する。
In addition to the optical system components (optical components) described above,
本発明の画像投射装置の画像表示部としての3個の液晶反射パネル1〜3は、3原色光、すなわち、青色(B)光、緑色(G)光、赤色(R)光のうちの1色光を画像変調させる働きをする。これら液晶反射パネル1〜3の構成自体は、第2光学系において1/2波長板が設けられてないことを除いて、ほぼ同じであり、これらのいずれかが、青色(B)光、緑色(G)光、赤色(R)光のうちのいずれを画像変調させるかは、任意に決定できる。すなわち、第1液晶反射パネル1、第2液晶反射パネル2、第3液晶反射パネル3をどの原色光を変調させるかは、任意に設計できる。本実施の形態においては、例示として、第1液晶反射パネル1が青色光を画像変調させる青色用液晶反射パネルとして機能させ、第2液晶反射パネル2が緑色光を画像変調させる緑色用液晶反射パネルとして機能させ、第3液晶反射パネル3が赤色光を画像変調させる赤色用液晶反射パネルとして機能させる場合について述べる。もちろん、そのためには、図示しない画像信号処理装置から、青色用液晶反射パネル1に青色を変調させる画像信号、緑色用液晶反射パネル2に緑色を変調させる画像信号および赤色用液晶反射パネル3に赤色を変調させる画像信号を画像表示内容に応じて出力する。ただし、画像信号処理装置の詳細な記述は割愛する。
The three liquid crystal reflection panels 1 to 3 as the image display unit of the image projection apparatus of the present invention are one of three primary color lights, that is, one of blue (B) light, green (G) light, and red (R) light. It works to modulate the color light image. The configurations of these liquid crystal reflecting panels 1 to 3 are substantially the same except that the half-wave plate is not provided in the second optical system, and any of these is blue (B) light, green Which of (G) light and red (R) light is subjected to image modulation can be arbitrarily determined. That is, it is possible to arbitrarily design which primary color light is to be modulated in the first liquid crystal reflective panel 1, the second liquid crystal
〔光源〕
プロジェクタ装置100は、青色用液晶反射パネル1の面に直交して青色光71を照射する青色照明光源51、緑色用液晶反射パネル2の面に直交して緑色光72を照射する緑色照明光源52、赤色用液晶反射パネル3の面に直交して赤色光73を照射する赤色照明光源53を有する。これら青色照明光源51、緑色照明光源52、赤色照明光源53の構成および配置は種々の形態をとることができるが、本実施の形態においては、図2に例示した構成のものを用いることができる。ただし、本発明の画像投射装置において、光源は必須の要件ではなく、図2に図解したもの以外にも種々の他の形態をとることができる。したがって、図2に図解した光源は単なる例示である。
〔light source〕
The
図2に図解した光源500は、白色光を出力するランプ501と、フライアイ(蠅の目)・インテグレーター502,503と、P偏光とS偏光の光を所定の偏光成分の光に変換して出力するPS変換素子504と、赤色反射ダイクロイックミラー506と、緑青反射ダイクロイックミラー507と、全反射ミラー508、509、512、511、513と、コンデンサレンズ515、516とを有する。
A
ランプ501から発せられた白色光は、フライアイ・インテグレーター502,503により均一化された照明光となり、PS変換素子504により偏光方向が揃えられる。こうしてPS変換素子504において偏光方向が揃って均一化された照明光である白色光520は、メインコンデンサーレンズ505により液晶反射パネル1〜3に向かって集光される。白色光520は、赤色反射ダイクロイックミラー506、緑青反射ダイクロイックミラー507により分離されて、青色、緑色、赤色が分離される。赤色反射ダイクロイックミラー506によって反射された赤色反射光521は、全反射ミラー509で向きを変えられ(偏向され)、コンデンサレンズ516により集光され、全反射ミラー513でこの光源500の上方に位置する赤色用液晶反射パネル3の方向に向かって反射されて、赤色光73となる。緑青反射ダイクロイックミラー507により反射された緑色および青色のスペクトルを持つ反射光522は全反射ミラー508により向きを変えられ(偏向され)、緑色反射ダイクロイックミラー510に至る。この緑色反射ダイクロイックミラー510により、全反射ミラー511方向に緑色光は反射されて向きを変えられ(偏向され)、全反射ミラー511により光源500の上方向へ向きを変えられ、コンデンサレンズ514により、プロジェクタ装置100の緑色用液晶反射パネル2に向かって集光されて、緑色光72となる。全反射ミラー508で反射された光がコンデンサレンズ515で集光されて、全反射ミラー512でプロジェクタ装置100の青色用液晶反射パネル1に向かって集光されて、青色光71となる。
The white light emitted from the
本明細書および図面においては便宜的に、図2に図解した光源500のうち、青色光71を出力する部分を青色照明光源51と呼び、緑色光72を出力する部分を緑色照明光源52と呼び、赤色光73を出力する部分を赤色照明光源53と呼び、図1(A)、(B)においては破線で図解している。
In the present specification and drawings, for convenience, in the
図3は代表して、第1液晶反射パネル1と、青色照明光源51と、これらの間に配設された第1PBF61との位置関係を拡大して図解した断面図である。図3に図解したように、図解のプロジェクタ装置100は、青色照明光源51と青色用液晶反射パネル1との間に、青色用液晶反射パネル1の面に45度傾斜した状態で配置されている第1偏光ビームフィルタ(第1PBF)61を有する。第1PBF61は、青色照明光源51から出力されて青色用液晶反射パネル1に面にほぼ直交して入射する青色光71に対してもほぼ45度傾斜した状態で配置されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an enlarged positional relationship among the first liquid crystal reflective panel 1, the blue
同様に、プロジェクタ装置100は、緑色照明光源52と緑色用液晶反射パネル2との間に、緑色用液晶反射パネル2の面に45度傾斜した状態で配置されている第2偏光ビームフィルタ(第2PBF)62を有する。第2PBF62は、緑色照明光源52から出力されて緑色用液晶反射パネル2の面にほぼ直交して入射する緑色光72に対してもほぼ45度傾斜した状態で配置されている。また同様に、プロジェクタ装置100は、赤色照明光源53と赤色用液晶反射パネル3との間に、赤色用液晶反射パネル3の面に45度傾斜した状態で配置されている第3偏光ビームフィルタ(第3PBF)63を有する。第2PBF62は、緑色照明光源52から出力されて緑色用液晶反射パネル2の面にほぼ直交して入射する緑色光72に対してもほぼ45度傾斜した状態で配置されている。
Similarly, the
〔青色の光線軌跡〕
図3(A)、(B)を参照して、青色用液晶反射パネル1と青色照明光源51と第1偏光ビームフィルタ(第1PBF)61との関係の詳細を述べる。青色照明光源51は第1PBF61を通して、青色用液晶反射パネル1の面に直交する青色光71を照射する。本実施の形態において、青色照明光源51は青色用液晶反射パネル1の下部から青色用液晶反射パネル1に向かって青色光71を照射する。青色照明光源51から出力された青色光71は、紙面に平行なP偏光軸を持つ第1PBF61を通過して青色用液晶反射パネル1に入射する。
図3(A)に図解したように、青色光71が青色用液晶反射パネル1において変調を受けない場合は、P偏光軸を持つ青色光71は青色用液晶反射パネル1で反射されて、そのまま第1PBF61に再度入射されて、青色照明光源51に戻る。
図3(B)に図解したように、他方、青色光71が青色用液晶反射パネル1において反射のときに変調を受けると、紙面に平行なP偏光軸を持つ青色光71は紙面に垂直なS偏光軸を持つ青色変調光71mとなって第1PBF61に入射し、第1PBF61でクロスプリズム10側に反射されて、第1直線偏光板11、第1の1/2波長板21を透過してクロスプリズム10に向かう。そして、ガラス等の透明な板状部材からなる第1PBF61の反射面が青色用液晶反射パネル1側に形成され、その反射光を投射レンズ16により投影するように構成されているので、斜めに配置された板状の部材を光が通過するときに発生する収差を回避でき、良好な投射像を得ることができる。
[Blue ray locus]
3A and 3B, details of the relationship among the blue liquid crystal reflective panel 1, the blue
As illustrated in FIG. 3A, when the
On the other hand, as illustrated in FIG. 3B, when the
青色照明光源51は、第1PBF61に対してP偏光になるように、図解の偏光軸(図面と平行な軸)を持つような青色光71を出力するように、事前に偏光軸の調整が行われている。第1PBF61の向きは、当該第1PBF61に対するP偏光光を透過し、S偏光光を反射する向きに設定されている。したがって、図解の偏光軸を持つ青色照明光源51から出射された青色光71は第1PBF61を透過して青色用液晶反射パネル1に入射する。
The blue
青色用液晶反射パネル1、緑色用液晶反射パネル2および赤色用液晶反射パネル3は、0%黒色を表示している場合は入射された光の偏光面を回転させず、それぞれ100%の青、赤、緑を表示している場合は、これら各色用液晶反射パネル1〜3が入射された光の偏光面をほぼ90度回転させるように偏光面を変調するよう設定されている。各色用液晶液晶反射パネル1〜3にどの色を表示させるための変調作業を行わせるかは、たとえば、画像信号処理装置(図示せず)から、これら各色用液晶反射パネル1〜3に入力された画像信号に依存する。
When the liquid crystal reflective panel 1 for blue, the liquid crystal
図3(A)に図解したように、青色用液晶反射パネル1が0%黒表示の場合は、青色光71は第1PBF61を透過して青色用液晶反射パネル1に入射するが、そのまま青色用液晶反射パネル1で反射され、再び第1PBF61を透過して青色照明光源51側に戻る。
As illustrated in FIG. 3A, when the blue liquid crystal reflective panel 1 displays 0% black, the blue light 71 passes through the
図3(B)に図解したように、青色用液晶反射パネル1が100%青表示の場合は、青色光71は第1PBF61を透過して青色用液晶反射パネル1に入射し、青色用液晶反射パネル1で反射される際に青色用液晶反射パネル1により偏光軸が90度回転させられるため、P偏光軸を持つ青色変調光71mとなり、その時の青色変調光71mの偏光軸は紙面に直交するS軸となり、第1PBF61に対してS偏光となり、第1PBF61において反射され、第1直線偏光板11を通り、第1の1/2波長板21を経由してクロスプリズム10の方向へ進行する。青色変調光71mは、このように、クロスプリズム10に入射する前に、第1PBF61とプリズム10との間に配置された、第1直線偏光板11と、第1の1/2波長板21を通過する。第1直線偏光板11はその偏光透過軸が、第1PBF61に対するS偏光とほぼ同じ向きに設定されており、青色変調光71mはそのまま第1直線偏光板11を透過できる。第1の1/2波長板21はその偏光軸に対し、45度の角度をなすように軸が設定されており、第1の1/2波長板21を通過した青色変調光71mの偏光軸はクロスプリズム10の反射面に対しS偏光となる向きとなる。
As illustrated in FIG. 3B, when the blue liquid crystal reflective panel 1
図4に図解したように、クロスプリズム10の反射面10aは青色を反射する被覆(コート)が形成(被膜)されており、反射面10aで青色変調光71mは反射されて、投射レンズ16の方に向かい、投射レンズ16により投射レンズ16の前方に位置するスクリーン(図示せず)に投影(投射)される。
As illustrated in FIG. 4, the reflecting
〔赤色の光線軌跡〕
次に赤色の光線軌跡(パス)について述べる。赤色の光線軌跡も基本的には、上記青色の光線軌跡と同じである。赤色用液晶反射パネル3および第2偏光ビームフィルタ(第2PBF)62の下部に位置する赤色照明光源53から出力された赤色光73は、第3PBF63を通り、赤色用液晶反射パネル3に入射する。赤色光73は第3PBF63に対してP偏光になるような偏光軸を持つよう、事前に偏光軸の調整が行われている。第3PBF63の向きは当該第3PBF63に対するP偏光軸を透過し、S偏光を反射する向きに設定されているため、上記偏光軸を持つ赤色光73は透過させ、赤色用液晶反射パネル3に入射させる。
[Red ray trajectory]
Next, the red ray trajectory (path) will be described. The red ray trajectory is basically the same as the blue ray trajectory. The
赤色用液晶反射パネル3が0%黒表示の場合は、第3PBF63を透過し赤色用液晶反射パネル3に入射した赤色光73は、そのまま赤色用液晶反射パネル3でパネルで反射され、P偏光軸を保ったまま、再び第3PBF63を透過して赤色照明光源53側に向けて戻る。
When the red liquid crystal reflective panel 3 displays 0% black, the
赤色用液晶反射パネル3が100%赤表示の場合は、第3PBF63を透過し、赤色用液晶反射パネル3に入射した赤色光73は赤色用液晶反射パネル3で反射される際に、偏光軸が90度回転させられてS偏光軸を持つ赤色変調光73mとなる。この赤色変調光73mはS偏光となる偏光軸を持ち、第3PBF63に対してS偏光となるため、第3PBF63で反射されて、第3直線偏光板13および第3の1/2波長板23を経由してクロスプリズム10の方向へ進行する。このように、赤色変調光73mは、クロスプリズム10に入射する前に、第3PBF63とクロスプリズム10との間に配置された、第3直線偏光板13と第3の1/2波長板23を通過する。第3直線偏光板13はその偏光透過軸が、第3PBF63に対するS偏光と概略同じ向きに設定されており、赤色変調光73mはそのまま透過できる。第3の1/2波長板23は、その偏光軸に対し45度の角度をなすように軸が設定されており、これを通過した赤色変調光73mの偏光軸は、クロスプリズム10の反射面に対しS偏光となる向きとなる。またプリズム10の反射面10bは赤色を反射する被覆(コート)が形成されており、反射面10bで赤色変調光73mが反射されて、投射レンズ16の方に向かい、当該投射レンズ16によりスクリーンに投影(投射)される。
When the red liquid crystal reflective panel 3
〔緑色の光線軌跡〕
緑色の光線軌跡(パス)について述べる。緑色の光線軌跡も基本的には、上記青色の光線軌跡と同じである。緑色用液晶反射パネル2および第2偏光ビームフィルタ(第2PBF)62に下部に位置する緑色照明光源52から出力された緑色光72は第2PBF62を透過して緑色用液晶反射パネル2に入射する。緑色照明光源52から出力される緑色光72は、第2PBF62に対してP偏光になるような偏光軸を持つよう、事前に偏光軸の調整が行われている。第2PBF62の向きは、当該第2PBF62に対するP偏光軸を透過し、S偏光軸を反射する向きに設定されているため、第2PBF62はS偏光の偏光軸を持つ緑色光72を透過し、緑色用液晶反射パネル2に入射させる。
[Green ray trace]
The green ray trajectory (path) will be described. The green ray trajectory is basically the same as the blue ray trajectory. The
緑色用液晶反射パネル2が0%黒表示の場合は、緑色光72はそのまま緑色用液晶反射パネル2で反射され、P偏光軸を保ったまま、第2PBF62を透過し、緑色照明光源52側に向けて戻る。
When the green liquid crystal
緑色用液晶反射パネル2が100%緑表示の場合は、第2PBF62を透過して緑色光72は緑色用液晶反射パネル2で反射される際に偏光軸が90度回転させられるため、S偏光の偏光軸を持つ緑色変調光72mとなる。緑色変調光72mはS偏光の偏光軸を持ち、第2PBF62に対してS偏光となるため、第2PBF62で反射されてクロスプリズム10の方向へ進行する。緑色変調光72mはクロスプリズム10に入射する前に、第2PBF62とクロスプリズム10との間に配置された第2直線偏光板12を通過する。第2直線偏光板12はその偏光透過軸が、第2PBF62に対するS偏光とほぼ同じ向きに設定されており、緑色変調光72mはそのまま第2直線偏光板12を透過できる。
When the green liquid crystal
なお上述したように、第2光学系には、第1および第3の波長板に該当する第2の波長板は設けられていない。クロスプリズム10の反射面10a、10bは、それぞれ青色、赤色を反射する被覆(コート)が形成されているが、反射面10a、10bは緑色は通過するから、プリズム10に入射した緑色変調光72mは透過されて、投射レンズ16の方向に向かい、当該投射レンズ16によりスクリーンに投影(投射)される。
As described above, the second optical system is not provided with the second wave plate corresponding to the first and third wave plates. The reflecting surfaces 10a and 10b of the
〔評価〕
図5(A)はプロジェクタ装置100に使用した第1PBF61〜第3PBF63(以下、偏光ビームフィルタ(PBF))の波長λと透過率μとの関係を、たとえば、青色光71の青色用液晶反射パネル1への入射角度45°、55°について図解したグラフである。図5(B)は図7に図解したプロジェクタ装置に使用した偏光ビームスプリッタ(PBS)の波長λと透過率μとの関係を、たとえば、青色光の青色用液晶反射パネルへの入射角度45°、55°について図解したグラフである。
[Evaluation]
FIG. 5A shows the relationship between the wavelength λ and the transmittance μ of the
(1)偏光ビームスプリッタ(PBS)と偏光ビームフィルタ(PBF)とを比較すると、PBFはPBSに比較して波長依存性が非常に低い。すなわち、PBFを用いると、波長の異なる青色、緑色、赤色のいずれも同じ程度の透過率であるから、3原色の種類に依存した波長差に起因する透過率の変化が少ない。その結果、たとえば、プリズム10に到達する各色のレベルは同じ条件となる。このように、本発明の実施の形態によれば、輝度の低下が少なく、コントラストの低下が少ない。換言すれば、PBSを用いたプロジェクタ装置に比較して、PBFを用いた本発明の実施の形態としてのプロジェクタ装置100のFナンバーは小さくなり、その結果、輝度は高くなり、コントラストも高くなる。
(1) Comparing the polarization beam splitter (PBS) and the polarization beam filter (PBF), the PBF has a very low wavelength dependency compared to the PBS. In other words, when PBF is used, the transmittances of blue, green, and red having different wavelengths have the same degree of transmittance, so that the change in transmittance due to the wavelength difference depending on the type of the three primary colors is small. As a result, for example, the level of each color reaching the
(2)PBFはPBSより入射角度依存性が低い。したがって、PBFを用いた本発明の実施の形態のプロジェクタ装置100は液晶反射パネル1〜3への入射光に多少の傾きがあっても透過率の低下は少ない(透過率の変動が少ない)。その結果、たとえば、青色照明光源51と青色用液晶反射パネル1と第1偏光ビームフィルタ(第1PBF)61との配置に余裕が出る。すなわち、青色照明光源51、第1PBF61、青色用液晶反射パネル1の光学的配置が多少ずれても、輝度の低下、コントラストの低下は少ない。その結果、光学系を組み立てた後などに光学部品の位置の微調整が不要となる。
(2) PBF has a lower incidence angle dependency than PBS. Therefore, the
図6は図7に図解したプロジェクタ装置における、コンデンサレンズ220、第3PBS223、1/4波長板221、緑色用液晶反射パネル222の部分の青色についての光線軌跡の一部を図解した図である。プロジェクタ装置100においては、図3(B)に図解したように、たとえば、青色光71が変調を受けるとき、青色光71は第1PBF61を通過して、青色用液晶反射パネル1に入射し、青色用液晶反射パネル1で変調されたとき第1PBF61で反射されて、クロスプリズム10に向かう。したがって、第1PBF61は一度しか通過しない。他方、図6に図解したように、PBSを用いると、青色光がコンデンサレンズ220を経由して第3PBS223に一旦入射され、1/4波長板221を透過して緑色用液晶反射パネル222で変調を受けると、変調された青色は再び第3PBS223に入射し、第3PBS223を透過してクロスプリズム224に向かう。すなわち、第3PBS223を2回透過し、PBSを用いた場合に比較して1回、第3PBS223を透過する回数が多い。仮に、第1PBF61と第3PBS223との透過率が同じだとすると、図6に図解した場合、第3PBS223を1回多く透過する分、光の低下が起こる。それが、輝度の低下、コントラストの低下をもたらす。これに対して、PBFを用いたプロジェクタ装置100においては、光の低下が少ないので輝度の低下は減少し、コントラストの低下も少ない。
FIG. 6 is a diagram illustrating a part of a light ray locus for blue in the
図1(A)、(B)に図解したプロジェクタ装置100の構成または構造を考察すると、図4に概略的に図解したように、クロスプリズム10の周囲に、3原色用の3個の光学系が整然と配置されている。平面的に考察すると、たとえば、クロスプリズム10の左側には、青色用の第1光学系(青色用液晶反射パネル1、第2PBF62、第1直線偏光板11、第1の1/2波長板21)が配置され、クロスプリズム10の右側には赤色用の第2の光学系(赤色用液晶反射パネル3、第3PBF63、第3直線偏光板13、第3の1/2波長板23)が配置され、クロスプリズム10を挟んで投射レンズ16と対向する側には、緑色用の第3の光学系(緑色用液晶反射パネル2、第2PBF62、第2直線偏光板12)が配置されており、これら3個の光学系がクロスプリズム10の3方向に整然と配置されている。立体的に考察すると、クロスプリズム10の面に上記3個の光学系が同じ平面位置に配置されているからプロジェクタ装置100の高さ方向の寸法を小さくできる。このような配置において、青色光71、緑色光72、赤色光73を仕分けるための付属的な光学系、たとえば、全反射ミラーなどが一切不要である。以上を考察すると、プロジェクタ装置100は配置設計が容易であり、構成要素の収容効率も高いから、コンパクトに収容でき、小型、軽量化を図ることができる。
Considering the configuration or structure of the
配置設計の容易性や収容効率の観点では、偏光光を分離する偏光分離手段はPBFに限らず本発明に広く適用できるが、偏光ビームフィルタ(PBF)は偏光ビームスプリッタ(PBS)に比較して、小型であり、軽量である。その結果、プロジェクタ装置100はさらに小型化、軽量化を図ることができる。
From the viewpoint of ease of arrangement design and accommodation efficiency, polarization separation means for separating polarized light is not limited to PBF and can be widely applied to the present invention. However, a polarization beam filter (PBF) is compared with a polarization beam splitter (PBS). Small, lightweight. As a result, the
プロジェクタ装置において、光源のランプ部分と、液晶パネル部分は電力消費が高く、高温になるから、冷却が要求される。図1および図2に図解したプロジェクタ装置100においては、青色用液晶反射パネル1、緑色用液晶反射パネル2、赤色用液晶反射パネル3は画像信号が印加され、液晶パネルを駆動するから、プロジェクタ装置100の中での電力消費が多く、高温になり、冷却が必要になる。当然、光源500のランプ501部分も電力消費が多く、高温になり、冷却が必要になる。青色用液晶反射パネル1、緑色用液晶反射パネル2および赤色用液晶反射パネル3の冷却は、これらが同じ高さに配置されているから、たとえば、冷却手段および冷却方法の一例として、これら液晶反射パネル1〜3の面(背面に放熱フィンを設けてもよい)に沿って、冷却ファンから水平方向に冷却用風を流すなど冷却対策が容易であり、冷却効果も高い。
In the projector device, the lamp portion of the light source and the liquid crystal panel portion consume high power and become high temperature, so cooling is required. In the
図1(A)、(B)に図解した例示においては、青色照明光源51、緑色照明光源52および赤色照明光源53は全て、たとえば、図2に例示した1個の光源500で構成でき、青色照明光源51、緑色照明光源52および赤色照明光源53、すなわち、光源500は、プリズム10および上記3個の光学系の下部に位置する。このように、光源500と光学系を立体的に分離できるから、冷却対策も別個に行うことができる。
In the example illustrated in FIGS. 1A and 1B, the blue
光源500のランプ501の放熱量と、液晶反射パネル1〜3の放熱量とは大きく異なり、ランプ501の放熱量が圧倒的に多い。上述したように、光源500と、液晶反射パネル1〜3を含む上記光学系は分離して配置できるから、液晶反射パネル1〜3などが光源500のランプ501の熱の影響を受けないようにすることができる。したがって、液晶反射パネル1〜3の冷却対策は自己の冷却対策のみ講ずればよく、無用な冷却対策を講ずる必要はない。その観点からも、冷却用ファンは小型でよく、プロジェクタ装置100を一層小型、軽量にできる。冷却用ファンの騒音も低い。
The heat radiation amount of the
光源500、とりわけ、ランプ501を、図1(A)、(B)に図解した構成要素を収容してプロジェクタ装置100の筐体の外部に配置し、ランプ501からの白色光520のみを導入するように構成すれば、冷却対策は非常に簡単になる。
A
液晶反射パネル1〜3の配線接続部(多数のケーブルが接続されるように図解されている部分)は、それぞれ、別個の方向を向いている。しかも、液晶反射パネル1〜3は上部に位置しているから、これらの配線接続部への配線は容易である。液晶反射パネル1〜3へのケーブル本数はかなりの数になるから、実装面が大きな効果を奏する。このように、プロジェクタ装置100は、配線周り(布線)の容易さ、配線のためのスペースが少なくてすみ、コンパクトに配線できるという効果も得られる。
The wiring connection portions (portions illustrated so that a large number of cables are connected) of the liquid crystal reflection panels 1 to 3 are directed in different directions. Moreover, since the liquid crystal reflection panels 1 to 3 are located at the upper part, wiring to these wiring connection portions is easy. Since the number of cables to the liquid crystal reflection panels 1 to 3 is considerable, the mounting surface has a great effect. As described above, the
図1(A)、(B)に図解したように、投射レンズ16の周囲に構成要素が配置されないため、投射レンズ16の配置の柔軟性が高く投射レンズ16の上下及び/又は左右方向のシフト機構等も実装しやすい。クロスプリズム10の出射側の面に略平行に投射レンズ16を移動させることにより、投影される画像の位置を可変する機能を容易に実現できる。
As illustrated in FIGS. 1A and 1B, since no components are arranged around the
図1(A)、(B)に図解したように、液晶反射パネル1〜3、緑色用液晶反射パネル2、赤色用液晶反射パネル3は下向きに配置されている。したがって、プロジェクタ装置100の筐体内を浮遊するゴミなどが液晶反射パネル1〜3のパネル面につきにくく、ゴミの付着による偏光光のレベル低下は少なく、表示画質の低下が少ない。
As illustrated in FIGS. 1A and 1B, the liquid crystal reflection panels 1 to 3, the green liquid
クロスプリズム10の周りに液晶反射パネル1〜3を含めた結像光学系がコンパクトに配置されており、機構構造的な剛性を向上しやすい。そのため、3枚の液晶反射パネル1〜3間の画素位置ずれ等が発生しにくく、高い画質の画像が得られる。
The imaging optical system including the liquid crystal reflecting panels 1 to 3 is arranged compactly around the
本発明の画像投射装置の実施に際しては上述した例示に限定されず、上述した実施の形態と同等または類似する種々の変形態様をとることができる。 The implementation of the image projection apparatus of the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications similar to or similar to the above-described embodiments can be taken.
たとえば、図1(A)、(B)に図解したプロジェクタ装置100の向きは、光源500(青色照明光源51、緑色照明光源52、赤色照明光源53)を上にして、クロスプリズム10などをした上下逆に配置することもできるし、光源500とクロスプリズム10などを同じ平面に横並びに配置することもできる。また、各色に対応した光源を個別に設けるようにしてもよい。
For example, the orientation of the
100・・反射型プロジェクタ装置1
1・・青色用液晶反射パネル(第1反射パネル)
2・・緑色用液晶反射パネル(第2反射パネル)
3・・赤色用液晶反射パネル(第3反射パネル)
10・・クロスプリズム
11〜13・・直線偏光板、21、23・・1/2波長板
51・・青色照明光源、52・・緑色照明光源、53・・赤色照明光源
61〜63・・偏光ビームフィルタ(PBF)
71・・青色光、71m・・青色変調光
72・・緑色光、72m・・緑色変調光
73・・赤色光、73m・・赤色変調光
500・・光源、501・・ランプ、502、503・・フライアイ・インテグレーター、504・・PS変換素子、505・・メインコンデンサーレンズ、506・・赤色反射ダイクロイックミラー、507・・緑青反射ダイクロイックミラー、508、509・・全反射ミラー、510・・緑色反射ダイクロイックミラー、511、512、513・・全反射ミラー、515、516・・コンデンサレンズ
100 .. Reflection type projector device 1
1. ・ Blue liquid crystal reflective panel (first reflective panel)
2. Green liquid crystal reflective panel (second reflective panel)
3. ・ Red liquid crystal reflective panel (third reflective panel)
10 .. Cross prism 11-13 ...
71 ·· Blue light, 71m · · Blue modulated
Claims (12)
当該クロスプリズムの上記出射面からの光を入射可能に配置され、前記クロスプリズムで合成した光をスクリーンに投射する投射レンズと、
上記クロスプリズムおよび上記投射レンズが配置された面の下部の位置から、上記赤、緑、青の3原色光をそれぞれ照明光として照射する、個別に設けられた3個の光源と、
上記クロスプリズムの上記3つの入射面に対応した位置に配設され、画像表示信号に応じて、上記3個の光源から照射された上記赤、緑、青の3原色光を変調して画像を表示する3個の反射型の画像表示部と、
波長依存性が低く、第1の偏光光を透過させ、上記第1偏光光と直交する偏光軸を持つ第2偏光光を反射する3個の偏光ビームフィルタであってそれぞれ、垂直方向において上記光源と上記反射型の画像表示部との間に配設され、水平方向において上記クロスプリズムの対応する入射面と対向し、かつ、垂直方向に対して45度の角度をなす向きに配置され、上記光源から照射された対応する原色光を透過させて上記対応する画像表示部に導き、上記画像表示部において上記画像表示信号に応じて変調された3原色変調画像光が当該偏光ビームフィルタで反射され、上記クロスプリズムの上記対応する入射面に入射するように配置され、第1の偏光光を透過させ、上記第1偏光光と直交する偏光軸を持つ上記第2偏光光を反射する、3個の偏光ビームフィルタと、
を備え、
上記クロスプリズムの4つの接合面に垂直な平面に平行になり、かつ、上記クロスプリズムの上記3つの入射面と直交するように、上記画像表示部の表示平面を配置した、
ことを特徴とする画像投射装置。 A cross prism that combines the three primary colors of red, green, and blue incident from three incident surfaces and emits the light from the emission surface;
A projection lens that is arranged so that light from the exit surface of the cross prism can enter, and projects the light combined by the cross prism onto a screen;
Three individually provided light sources that irradiate the three primary color lights of red, green, and blue as illumination light from the position below the surface on which the cross prism and the projection lens are disposed,
The cross prism is disposed at a position corresponding to the three incident surfaces, and modulates the three primary color lights of red, green, and blue emitted from the three light sources in accordance with an image display signal. Three reflective image display units for display;
Three polarization beam filters that have low wavelength dependence, transmit the first polarized light, and reflect the second polarized light having a polarization axis orthogonal to the first polarized light, each of which has the light source in the vertical direction. And the reflection type image display unit, arranged in a horizontal direction so as to face a corresponding incident surface of the cross prism and at an angle of 45 degrees with respect to the vertical direction, The corresponding primary color light emitted from the light source is transmitted and guided to the corresponding image display unit, and the three primary color modulated image light modulated according to the image display signal in the image display unit is reflected by the polarization beam filter. The three pieces are arranged so as to be incident on the corresponding incident surface of the cross prism, transmit the first polarized light, and reflect the second polarized light having a polarization axis orthogonal to the first polarized light. Bias And beam filters,
With
The display plane of the image display unit is disposed so as to be parallel to a plane perpendicular to the four joint surfaces of the cross prism and orthogonal to the three incident surfaces of the cross prism.
An image projection apparatus characterized by that.
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 The primary color illumination light incident on the polarizing beam filter is set so that its polarization plane is in the direction of P-polarized light with respect to the polarizing beam filter .
The image projection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 The polarizing beam filter is configured such that the S-polarized light as the second polarized light with respect to the polarizing beam filter is reflected and the direction thereof is arranged so as to transmit the P-polarized light as the first polarized light .
The image projection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 The polarizing beam filter is made of a transparent plate-like member, and a polarization separation surface that transmits the first polarized light and reflects the second polarized light is formed on the surface of the plate-like member on the image display unit side. Is ,
The image projection apparatus according to claim 1.
上記画像表示部が100%の対応する原色光を表示している場合は、上記画像表示部は上記入射された原色光を、その偏光面がほぼ90度回転するように変調する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 When the image display unit displays 0% black, the image display unit does not modulate the incident primary color light,
When the image display unit displays 100% of the corresponding primary color light, the image display unit modulates the incident primary color light so that the plane of polarization rotates approximately 90 degrees .
The image projection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 Between the cross prism and the polarizing beam filter, two primary color lights out of the three primary colors synthesized by reflecting light on the reflection surface of the cross prism are S-polarized with respect to the reflection surface of the cross prism. A half-wave plate for allowing light to enter is arranged so that
The image projection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項6記載の画像投射装置。 Between the half-wave plate and the polarizing beam filter, a linearly polarizing means is disposed so as to be parallel to the half-wave plate, and the transmission axis of the linearly polarizing means is set with respect to the reflecting surface of the cross prism. Configured in the direction to become P polarized light ,
The image projection apparatus according to claim 6.
ことを特徴とする請求項1記載の画像投射装置。 The reflecting surface of the cross prism, the primary light to be synthesized by transmitting light, arranged linearly polarizing means such that the flat row on the incident surface of the primary color light of the cross prism, the linearly polarized light The transmission axis of the means is configured to be P-polarized with respect to the reflection surface of the cross prism .
The image projection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の画像投射装置。 The image projection apparatus includes a first cooling unit that cools the three light sources.
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatus is an image projection apparatus.
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像投射装置。 The image projection apparatus includes a second cooling unit that cools the three reflective image display units.
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatus is an image projection apparatus.
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の画像投射装置。 The projection lens is configured to be movable up and down and / or left and right in parallel with the other side surface of the cross prism .
The image projection apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の画像投射装置。 Each of the image display units is arranged with a reflective surface facing downward ,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein:
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