JP6942510B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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Description
前記第1の色光を変調するための第1の反射型の光変調素子と、
前記第2の色光を変調するための第2の反射型の光変調素子と、
前記第3の色光を変調するための第3の反射型の光変調素子と、
前記第1の反射型の光変調素子からの前記第1の色光と、前記第2の反射型の光変調素子からの前記第2の色光と、前記第3の反射型の光変調素子からの前記第3の色光とを合成して投射光学系に導く色合成部と、
前記光源部からの前記第1の色光を、前記光源部からの前記第2の色光及び前記第3の色光とは異なる方向に導く色分離部と、
前記色分離部からの前記第1の色光を前記第1の反射型の光変調素子に導くとともに、前記第1の反射型の光変調素子からの前記第1の色光を前記色合成部に導くための第1の偏光分離部と、
前記色分離部からの前記第2の色光を前記第2の反射型の光変調素子に導き、前記第3の色光を前記第3の反射型の光変調素子に導くともに、前記第2の反射型の光変調素子からの前記第2の色光及び前記第3の反射型の光変調素子からの前記第3の色光を前記色合成部に導くための第2の偏光分離部と、を備え、
前記色分離部は、前記光源部からの前記近赤外光を前記第1の偏光分離部に導くことが可能であり、
前記色合成部は、前記第1の偏光分離部からの前記近赤外光を前記投射光学系に導くことが可能であり、
前記第1の色光は緑色光であり、前記第2の色光は赤色光であり、前記第3の色光は青色光であることを特徴とする。
(投射型表示装置の光学系の構成)
図1は、本実施例における投射型表示装置の光学系の構成を示す図である。図1に示すように、本実施例における投射型表示装置は、光源部LSP、フィルタ部103、照明光学系IS、色分離合成系及びパネル部CSCS+P、投射光学系122、保持部123を備えている。保持部123に対して投射光学系122が着脱可能であってもよいし、投射光学系122が保持部123から外せないようになっていてもよい。
まず、第1の領域104が光源部LSPの前に挿入されている状態である可視光モードにおける光源部LSPからの光の光路について説明する。
次に、第2の領域105が光源部LSPの前に挿入されている状態であるNIRモードにおける光源部LSPからの光の光路について説明する。前述ようの第2の領域105は670nmより長波長の光を透過して短波長の光を遮光するハイパスフィルタであるため、NIRモードにおいては主にNIR光が照明光学系ISを介してダイクロイックミラー109に入射する。光源部LSPからのNIR光はダイクロイックミラー109を透過し、第1の偏光板110を介して第1のPBSプリズム111に入射する。つまり、ダイクロイックミラー109は、光源部LSPからのNIR光を第1のPBSプリズム111に導くことが可能である。
このように、本実施例ではダイクロイックミラー109を用いて可視光である緑色光、赤色光、青色光を緑色光のみを含む光束と、赤色光及び青色光の2色を含む光束とに分離している。そして、色分離合成系CSCSは、各反射型の光変調素子に対応するプリズムを計2個備えた構成、言い換えれば、1つのプリズムを2つの反射型の光変調素子で共用している構成である。
より具体的な第1のPBSプリズム111の特性について、図3(a)及び(b)を用いて説明する。図3(a)に本実施例における第1のPBSプリズム111のP偏光に対する特性を、図3(b)にS偏光に対する特性を示す。
図4を用いて第2実施例における投射型表示装置の光学系の構成について説明する。なお、前述の第1実施例と符号が同じ部材についての説明は一部省略する。前述の第1実施例と本実施例との違いは、第1実施例で示した構成に加えて、第2の波長選択性位相板401と、NIR用位相補償板402と、NIR用液晶パネル403を備える点と、フィルタ部103を備えていない点である。
前述のように、本実施例で示す構成はフィルタ部103を備えていないため、光源部LSPからの緑色光、赤色光、青色光、NIR光が同時に照明光学系ISを介してダイクロイックミラー109に入射する。そして、ダイクロイックミラー109からの緑色光及びNIR光が同時に第1の偏光板及び第2の波長選択性位相板401に入射する。第2の波長選択性位相板401は、第1の偏光板110と第1のPBSプリズム111との間に設けられ、緑色光の偏光をS偏光に維持したままNIR光の偏光をP偏光にする。つまり、第2の波長選択性位相板401は、ダイクロイックミラー109からの第1の色光及び近赤外光のうち一方の偏光状態を変換するとともに他方の偏光状態を維持するための波長選択性の位相板である。第2の波長選択性位相板401からのS偏光である緑色光は前述の第1実施例での可視光モード時の光路と同様の光路をたどってスクリーンに投射表示される。
本実施例における第1のPBSプリズム111の特性について、図5(a)及び(b)を用いて説明する。図5(a)に本実施例における第1のPBSプリズム111のP偏光に対する特性を、図5(b)にS偏光に対する特性を示す。本実施例における第1のPBSプリズム111は、図5(a)に示すように、P偏光の波長670nm以上のNIR光の反射率が低く(10%以下に)抑えられている。また、本実施例における第1のPBSプリズム111は、図5(b)に示すように、S偏光の波長670nm以上のNIR光の反射率が高い(80%以上)。第2のPBSプリズム116の特性は前述の第1実施例と同様である。このため、本実施例においては可視光の画像に加えてNIR光の画像に対しても高いコントラストを実現することができる。
このように、本実施例においてもNIR光を第1のPBSプリズム111に入射させている。これにより、1つのプリズムを2つの反射型の光変調素子で共用している構成であって、可視光による画像とNIR光による画像の画質を両立することが可能な投射型表示装置を実現することができる。さらに、本実施例によれば、可視光による画像とNIR光による画像の画質を両立しつつ、可視光による画像とNIR光による画像を同時にスクリーンに投射表示することが可能である。
図6を用いて第2実施例における投射型表示装置の光学系の構成について説明する。なお、前述の第1実施例と符号が同じ部材についての説明は一部省略する。前述の第1実施例と本実施例との違いは、ダイクロイックミラー109と第1の波長選択性位相板115と第1のPBSプリズム111の特性と、各液晶パネルの配置である。
このように、前述の第1実施例においては、第1のPBSプリズム111に入射する第1の色光を緑色光とし、第2のPBSプリズム116に入射する第2の色光を赤色光、第3の色光を青色光とする構成であった。これに対して本実施例においては第1のPBSプリズム111に入射する第1の色光を赤色光とし、第2のPBSプリズム116に入射する第2の色光を緑色光、第3の色光を青色光とし、第1のPBSプリズム111にNIR光も入射する構成とした。
図9を用いて第4実施例における投射型表示装置の光学系の構成について説明する。なお、前述の第1実施例と符号が同じ部材についての説明は一部省略する。前述の第1実施例と本実施例との違いは、NIRカットフィルタ901をさらに備える点である。
前述の図2に示すように、ダイクロイックミラー109はNIR光を100%透過させるわけではなく、NIR光がわずかにダイクロイックミラー109で反射されてしまう。ダイクロイックミラー109で反射されてしまった余計なNIR光が第2のPBSプリズム116、青用液晶パネル118、赤用液晶パネル120、投射光学系122を介してスクリーンに表示されてしまうとコントラストが低下してしまう。これに対して本実施例のようにNIRカットフィルタ901を前述の位置に設けることで、上記の余計なNIR光によるコントラストの低下を抑制することができる。また、ダイクロイックミラー109のNIR光に対する反射率が十分に低くなくても、前述の余計なNIR光によるコントラストの低下を抑制することもできる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
102 リフレクタ(光源部の一部)
109 ダイクロイックミラー(色分離部)
111 第1のPBSプリズム(第1の偏光分離部)
113 緑用液晶パネル(第1の反射型の光変調素子)
116 第2のPBSプリズム(第2の偏光分離部)
118 青用液晶パネル(第3の反射型の光変調素子)
120 赤用液晶パネル(第2の反射型の光変調素子)
121 色合成プリズム(色合成部)
122 投射光学系
Claims (10)
- 第1の色光と、第2の色光と、第3の色光と、近赤外光とを発することが可能な光源部と、
前記第1の色光を変調するための第1の反射型の光変調素子と、
前記第2の色光を変調するための第2の反射型の光変調素子と、
前記第3の色光を変調するための第3の反射型の光変調素子と、
前記第1の反射型の光変調素子からの前記第1の色光と、前記第2の反射型の光変調素子からの前記第2の色光と、前記第3の反射型の光変調素子からの前記第3の色光とを合成して投射光学系に導く色合成部と、
前記光源部からの前記第1の色光を、前記光源部からの前記第2の色光及び前記第3の色光とは異なる方向に導く色分離部と、
前記色分離部からの前記第1の色光を前記第1の反射型の光変調素子に導くとともに、前記第1の反射型の光変調素子からの前記第1の色光を前記色合成部に導くための第1の偏光分離部と、
前記色分離部からの前記第2の色光を前記第2の反射型の光変調素子に導き、前記第3の色光を前記第3の反射型の光変調素子に導くともに、前記第2の反射型の光変調素子からの前記第2の色光及び前記第3の反射型の光変調素子からの前記第3の色光を前記色合成部に導くための第2の偏光分離部と、を備え、
前記色分離部は、前記光源部からの前記近赤外光を前記第1の偏光分離部に導くことが可能であり、
前記色合成部は、前記第1の偏光分離部からの前記近赤外光を前記投射光学系に導くことが可能であり、
前記第1の色光は緑色光であり、前記第2の色光は赤色光であり、前記第3の色光は青色光であることを特徴とする投射型表示装置。 - 前記色分離部からの前記近赤外光は、前記第1の反射型の光変調素子によって変調されることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。
- 前記光源部からの前記第1の色光と、前記第2の色光と、前記第3の色光を透過させるとともに前記光源部からの前記近赤外光を遮光することが可能な第1の領域と、前記光源部からの前記第1の色光と、前記第2の色光と、前記第3の色光を遮光するとともに前記光源部からの前記近赤外光を透過させることが可能な第2の領域と、を有するフィルタ部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。
- 前記フィルタ部は、前記光源部から発せられる光の光路に対して挿抜可能であることを特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。
- 前記投射型表示装置は、前記フィルタ部の前記第1の領域が前記光路に挿入された状態である第1のモードと、前記フィルタ部の前記第2の領域が前記光路に挿入された状態である第2のモードとを切り替えることが可能であることを特徴とする請求項4に記載の投射型表示装置。
- 前記近赤外光を変調するための第4の反射型の光変調素子をさらに備え、
前記第1の偏光分離部は、前記色分離部からの前記近赤外光を前記第4の反射型の光変調素子に導くとともに、前記第4の反射型の光変調素子からの前記近赤外光を前記色合成部に導くことが可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。 - 前記色分離部からの前記第1の色光及び前記近赤外光のうち一方の偏光状態を変換するとともに他方の偏光状態を維持するための波長選択性の位相板をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の投射型表示装置。
- 前記色分離部と前記第2の偏光分離部との間に設けられ、前記色分離部からの前記第2の色光及び第3の色光を前記第2の偏光分離部に導くとともに、前記色分離部からの前記近赤外光を遮光するための色分離素子をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
- 前記投射光学系を保持することが可能な保持部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
- 前記保持部は前記投射光学系を着脱可能に保持することが可能であることを特徴とする請求項9に記載の投射型表示装置。
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