JPH0764075A - 液晶投射装置 - Google Patents
液晶投射装置Info
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- JPH0764075A JPH0764075A JP5210252A JP21025293A JPH0764075A JP H0764075 A JPH0764075 A JP H0764075A JP 5210252 A JP5210252 A JP 5210252A JP 21025293 A JP21025293 A JP 21025293A JP H0764075 A JPH0764075 A JP H0764075A
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- light
- crystal panel
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- polarized light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光ビームスプリッタの透過光と反射光をケ
ラれることなく液晶パネルの同一位置に集光させて、投
射画像の輝度を向上させる。 【構成】 偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 は、光
源１１から照射された光を、そのまま透過するＰ偏光光
とこれと垂直方向に反射されるＳ偏光光に分離する。Ｓ
偏光光は反射ミラー５２1 、５２2 で反射され、さらに
１／２波長板５３ 1 、５３2 でＰ偏光光に変換される。
反射ミラー５２1 、５２2 は偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 から離して配置されているため、ケラれるこ
となくその反射光を液晶パネルに集光することができ
る。
ラれることなく液晶パネルの同一位置に集光させて、投
射画像の輝度を向上させる。 【構成】 偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 は、光
源１１から照射された光を、そのまま透過するＰ偏光光
とこれと垂直方向に反射されるＳ偏光光に分離する。Ｓ
偏光光は反射ミラー５２1 、５２2 で反射され、さらに
１／２波長板５３ 1 、５３2 でＰ偏光光に変換される。
反射ミラー５２1 、５２2 は偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 から離して配置されているため、ケラれるこ
となくその反射光を液晶パネルに集光することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスクリーンに映像を投影
する液晶投射装置に係わり、特に偏光変換光学系を設け
て光利用効率を高めるようにした液晶投射装置に関す
る。
する液晶投射装置に係わり、特に偏光変換光学系を設け
て光利用効率を高めるようにした液晶投射装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】スクリーンに映像を投影する装置の１つ
に液晶投射装置がある。液晶投射装置は、小型の液晶パ
ネル上の映像情報をスクリーンに拡大投影するものであ
る。
に液晶投射装置がある。液晶投射装置は、小型の液晶パ
ネル上の映像情報をスクリーンに拡大投影するものであ
る。
【０００３】例えば特開昭６３−１５２２０号公報に
は、カラー用の投写式液晶表示装置が開示されている。
この投写式液晶表示装置では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）各色ごとの画像を表示する３個の液晶パネルを用
意し、それらの投射光を合成してスクリーンに投影して
いる。
は、カラー用の投写式液晶表示装置が開示されている。
この投写式液晶表示装置では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）各色ごとの画像を表示する３個の液晶パネルを用
意し、それらの投射光を合成してスクリーンに投影して
いる。
【０００４】図２は、このような液晶投射装置の一般的
な構成を表わしたものである。同図の液晶投射装置は光
源１１と、映像情報を電気的情報から光学的情報に変換
する液晶パネル１２と、この映像情報をスクリーン上に
拡大して投影するための投射レンズ１３より構成され
る。光源１１から出射されたほぼ平行な光は液晶パネル
１２にほぼ垂直に入射する。液晶パネル１２の前後には
第１の偏光板１４および第２の偏光板１５がこれと並行
に配置されおり、第１の偏光板１４によって紙面に平行
な偏光面を持つ偏光光を選択入射させて表示を行ってい
る。このため、光源１１により投射された全光束のうち
５０％以下の光しか利用されず、それ以外の光は第１の
偏光板１４で吸収されて熱に変化する。
な構成を表わしたものである。同図の液晶投射装置は光
源１１と、映像情報を電気的情報から光学的情報に変換
する液晶パネル１２と、この映像情報をスクリーン上に
拡大して投影するための投射レンズ１３より構成され
る。光源１１から出射されたほぼ平行な光は液晶パネル
１２にほぼ垂直に入射する。液晶パネル１２の前後には
第１の偏光板１４および第２の偏光板１５がこれと並行
に配置されおり、第１の偏光板１４によって紙面に平行
な偏光面を持つ偏光光を選択入射させて表示を行ってい
る。このため、光源１１により投射された全光束のうち
５０％以下の光しか利用されず、それ以外の光は第１の
偏光板１４で吸収されて熱に変化する。
【０００５】そこで、偏光板で吸収されていた光も有効
に利用するために偏光変換光学系が考案された。偏光変
換光学系は入力した光を一旦複数の偏光成分に分離し、
それぞれの偏光方向を一致させて再合成するものであ
る。この偏光方向は光軸に対する偏光変換光学系の設置
方向によって定まり、この設置方向を変えるとそれに伴
って変化する。
に利用するために偏光変換光学系が考案された。偏光変
換光学系は入力した光を一旦複数の偏光成分に分離し、
それぞれの偏光方向を一致させて再合成するものであ
る。この偏光方向は光軸に対する偏光変換光学系の設置
方向によって定まり、この設置方向を変えるとそれに伴
って変化する。
【０００６】図３は、このような偏光変換光学系を備え
た液晶投射装置の構成を表わしたものである。図２と同
一部分には同一の符号を付しており、その説明を適宜省
略する。偏光変換光学系２１は、光源１１から出射され
液晶パネル１２を照射する光束上に配置されており、偏
光面が紙面に平行な方向にほぼ揃うような向きに設置さ
れている。以下に、従来提案された偏光変換光学系を例
にとって、その構成および動作について詳しく説明す
る。
た液晶投射装置の構成を表わしたものである。図２と同
一部分には同一の符号を付しており、その説明を適宜省
略する。偏光変換光学系２１は、光源１１から出射され
液晶パネル１２を照射する光束上に配置されており、偏
光面が紙面に平行な方向にほぼ揃うような向きに設置さ
れている。以下に、従来提案された偏光変換光学系を例
にとって、その構成および動作について詳しく説明す
る。
【０００７】図４は、特願平４−３３８２１号公報に開
示された偏光変換光学系の構成および光源との位置関係
を表わしたものである。同図に示した部分は図３に示し
た液晶投射装置の一部であり、同一部分には同一符号を
付している。偏光変換光学系２１は、入力光を異なる偏
光成分に分離する２個の偏光ビームスプリッタ３１1、
３１2 と、これらの偏光成分を集光させるための２個の
反射ミラー３２1 、３２2 と、偏光面を回転させるため
の２個の１／２波長板３３1 、３３2 を備えている。
示された偏光変換光学系の構成および光源との位置関係
を表わしたものである。同図に示した部分は図３に示し
た液晶投射装置の一部であり、同一部分には同一符号を
付している。偏光変換光学系２１は、入力光を異なる偏
光成分に分離する２個の偏光ビームスプリッタ３１1、
３１2 と、これらの偏光成分を集光させるための２個の
反射ミラー３２1 、３２2 と、偏光面を回転させるため
の２個の１／２波長板３３1 、３３2 を備えている。
【０００８】偏光ビームスプリッタ３１1 、３１2 は、
屈折率が同じ２個の三角柱状の光学ガラスを接合して作
られている。その境界面は入力した光を異なる偏光成分
に分離する偏光分離面となっている。２つの偏光ビーム
スプリッタ３１1 、３１2 は、それぞれの偏光分離面が
互いに直交するように並べて配置され、光源からの照射
光を、そのまま透過するＰ偏光光とこれとは垂直方向に
反射されるＳ偏光光とに分離するようになっている。
屈折率が同じ２個の三角柱状の光学ガラスを接合して作
られている。その境界面は入力した光を異なる偏光成分
に分離する偏光分離面となっている。２つの偏光ビーム
スプリッタ３１1 、３１2 は、それぞれの偏光分離面が
互いに直交するように並べて配置され、光源からの照射
光を、そのまま透過するＰ偏光光とこれとは垂直方向に
反射されるＳ偏光光とに分離するようになっている。
【０００９】偏光ビームスプリッタ３１1 、３１2 に隣
接して、Ｓ偏光光を液晶パネルに集光させるための反射
ミラー３２1 、３２2 が配置されている。また、反射ミ
ラー３２1 、３２2 の設置方向は、偏光ビームスプリッ
タ３１1 、３１2 とのなす角αが４５°になるような方
向にしている。反射ミラー３２1 、３２2 の液晶パネル
側には、反射されたＳ偏光光の偏光面を９０°回転させ
るための１／２波長板３３1 、３３2 が配置されてい
る。
接して、Ｓ偏光光を液晶パネルに集光させるための反射
ミラー３２1 、３２2 が配置されている。また、反射ミ
ラー３２1 、３２2 の設置方向は、偏光ビームスプリッ
タ３１1 、３１2 とのなす角αが４５°になるような方
向にしている。反射ミラー３２1 、３２2 の液晶パネル
側には、反射されたＳ偏光光の偏光面を９０°回転させ
るための１／２波長板３３1 、３３2 が配置されてい
る。
【００１０】光源１１より照射された光はほぼ垂直に偏
光ビームスプリッタ３１1 、３１2に入射し、透過した
Ｐ偏光光はそのままその光軸方向にある第１の偏光板１
４に入射する。一方、光源の主光軸と垂直な方向に分離
されたＳ偏光光は、反射ミラー３２1 、３２2 で第１の
偏光板１４の方向に反射される。この反射されたＳ偏光
光は、１／２波長板により偏光面が回転されＰ偏光光に
なる。従って、第１の偏光板１４にはＰ偏光光のみが入
射することになる。その偏光面は第１の偏光板１４の偏
光軸と一致するので、結局、偏光変換光学系２１により
第１の偏光板１４に集光された光はその大部分がこれを
透過して液晶パネル１２に到達する。
光ビームスプリッタ３１1 、３１2に入射し、透過した
Ｐ偏光光はそのままその光軸方向にある第１の偏光板１
４に入射する。一方、光源の主光軸と垂直な方向に分離
されたＳ偏光光は、反射ミラー３２1 、３２2 で第１の
偏光板１４の方向に反射される。この反射されたＳ偏光
光は、１／２波長板により偏光面が回転されＰ偏光光に
なる。従って、第１の偏光板１４にはＰ偏光光のみが入
射することになる。その偏光面は第１の偏光板１４の偏
光軸と一致するので、結局、偏光変換光学系２１により
第１の偏光板１４に集光された光はその大部分がこれを
透過して液晶パネル１２に到達する。
【００１１】以上のように偏光変換光学系を用いること
により、光源から出射された光を液晶パネル入射以前に
２つの偏光成分に分離し、これらを液晶パネル前面の偏
光板の偏光軸に一致するように再合成することができる
ようになった。従って、これまで偏光板で吸収されて熱
に変換されていた光も有効に利用でき、従来と比べて明
るい投射画像が得られるようになった。
により、光源から出射された光を液晶パネル入射以前に
２つの偏光成分に分離し、これらを液晶パネル前面の偏
光板の偏光軸に一致するように再合成することができる
ようになった。従って、これまで偏光板で吸収されて熱
に変換されていた光も有効に利用でき、従来と比べて明
るい投射画像が得られるようになった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、液晶投射
装置に偏光変換光学系を設けることにより、これが無い
場合と比較して明るい映像が得られるようになった。
装置に偏光変換光学系を設けることにより、これが無い
場合と比較して明るい映像が得られるようになった。
【００１３】ところで、室内灯で照明した部屋など明る
い場所で投影を行わなければならない場合がある。この
ような場合、スクリーンに投影された映像は外光に対す
るコントラストが低下して見づらくなる。そこで、さら
に映像を明るくする必要が生じる。そのような方法の１
つは、偏光変換光学系の反射ミラーの設置角度αを４５
°より小さくして、偏光ビームスプリッタの透過光と反
射光をより効率的に液晶パネルに集光させることであ
る。
い場所で投影を行わなければならない場合がある。この
ような場合、スクリーンに投影された映像は外光に対す
るコントラストが低下して見づらくなる。そこで、さら
に映像を明るくする必要が生じる。そのような方法の１
つは、偏光変換光学系の反射ミラーの設置角度αを４５
°より小さくして、偏光ビームスプリッタの透過光と反
射光をより効率的に液晶パネルに集光させることであ
る。
【００１４】図５は、図４の構成で反射ミラーの設置角
度αを４５°より小さくした偏光変換光学系を表わした
ものである。このような向きに反射ミラーを設置する
と、反射光が偏光ビームスプリッタによりケラれてしま
い、光線を有効に使用することができなくなってしまう
という問題が生じる。一般に、光源から照射される照射
光は中心付近が最も強い。このような中心付近の光は反
射ミラーの最も偏光ビームスプリッタ寄りの位置で反射
される。ところが、このような位置で反射される光は最
もケラレの影響を受ける光である。従って、特に光量の
多い部分の光線がケラれてしまうため、これらの光線が
ケラれなかったとした場合に比べて大きな輝度の低下を
まねくことになる。
度αを４５°より小さくした偏光変換光学系を表わした
ものである。このような向きに反射ミラーを設置する
と、反射光が偏光ビームスプリッタによりケラれてしま
い、光線を有効に使用することができなくなってしまう
という問題が生じる。一般に、光源から照射される照射
光は中心付近が最も強い。このような中心付近の光は反
射ミラーの最も偏光ビームスプリッタ寄りの位置で反射
される。ところが、このような位置で反射される光は最
もケラレの影響を受ける光である。従って、特に光量の
多い部分の光線がケラれてしまうため、これらの光線が
ケラれなかったとした場合に比べて大きな輝度の低下を
まねくことになる。
【００１５】そこで本発明の目的は、偏光ビームスプリ
ッタの透過光と反射光をケラれることなく液晶パネルの
同一位置に集光させて、より明るい投射画像を得ること
にある。
ッタの透過光と反射光をケラれることなく液晶パネルの
同一位置に集光させて、より明るい投射画像を得ること
にある。
【００１６】また、本発明の他の目的は、偏光変換光学
系の構造を簡単化した軽量コンパクトな液晶投射装置を
提供することにある。
系の構造を簡単化した軽量コンパクトな液晶投射装置を
提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、光源と、この光源からの光がほぼ垂直に入射される
ように配置された液晶パネルと、この液晶パネルの光源
側に配置されこの液晶パネルに一偏光成分のみを選択入
射させる偏光子としての第１の偏光板と、液晶パネルに
対して光源とは逆側に配置されこの液晶パネルを透過し
た光のうち一偏光成分のみを選択出射させる検光子とし
ての第２の偏光板と、形状が直方体でありその１つの面
に光源からの光がほぼ垂直に入射するような向きでこの
光源と第１の偏光板との間に配置され入射光をＰ偏光光
とＳ偏光光に分離してＰ偏光光をそのまま前方に透過さ
せるとともにＳ偏光光を入射面と直交する側面から垂直
に出射させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビーム
スプリッタの入射面と側面の交線を軸としてこの側面を
含む平面をこの偏光ビームスプリッタの外側方向に４５
°未満の角度αだけ回転して得られる平面を仮想平面Ａ
としこの仮想平面Ａを側面と垂直でかつこれから遠ざか
る方向に距離ｄだけ平行移動して得られる平面を仮想平
面Ｂとするとき入射面に垂直な方向の偏光ビームスプリ
ッタの厚さｔを用いて“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２
α) ”が成り立つような仮想平面Ｂ内に配置されＳ偏光
光を液晶パネルに集光させる反射ミラーと、前記それぞ
れの偏光光の偏光面を前記第１の偏光板の偏光軸方向と
一致させる偏光面回転手段と、前記第２の偏光板に対し
て液晶パネルとは逆側に配置され映像を拡大投射するた
めの投射レンズとを液晶投射装置に具備させる。
は、光源と、この光源からの光がほぼ垂直に入射される
ように配置された液晶パネルと、この液晶パネルの光源
側に配置されこの液晶パネルに一偏光成分のみを選択入
射させる偏光子としての第１の偏光板と、液晶パネルに
対して光源とは逆側に配置されこの液晶パネルを透過し
た光のうち一偏光成分のみを選択出射させる検光子とし
ての第２の偏光板と、形状が直方体でありその１つの面
に光源からの光がほぼ垂直に入射するような向きでこの
光源と第１の偏光板との間に配置され入射光をＰ偏光光
とＳ偏光光に分離してＰ偏光光をそのまま前方に透過さ
せるとともにＳ偏光光を入射面と直交する側面から垂直
に出射させる偏光ビームスプリッタと、この偏光ビーム
スプリッタの入射面と側面の交線を軸としてこの側面を
含む平面をこの偏光ビームスプリッタの外側方向に４５
°未満の角度αだけ回転して得られる平面を仮想平面Ａ
としこの仮想平面Ａを側面と垂直でかつこれから遠ざか
る方向に距離ｄだけ平行移動して得られる平面を仮想平
面Ｂとするとき入射面に垂直な方向の偏光ビームスプリ
ッタの厚さｔを用いて“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２
α) ”が成り立つような仮想平面Ｂ内に配置されＳ偏光
光を液晶パネルに集光させる反射ミラーと、前記それぞ
れの偏光光の偏光面を前記第１の偏光板の偏光軸方向と
一致させる偏光面回転手段と、前記第２の偏光板に対し
て液晶パネルとは逆側に配置され映像を拡大投射するた
めの投射レンズとを液晶投射装置に具備させる。
【００１８】すなわち請求項１記載の発明では、反射ミ
ラーの最も偏光ビームスプリッタに近い部分で反射され
た光、すなわち偏光ビームスプリッタによって最もケラ
れやすい光が偏光ビームスプリッタの側面に入射しない
ように、反射ミラーを偏光ビームスプリッタから離して
配置している。いま、反射ミラーで反射された光と側面
のなす角度θを用いてそのような条件を表すと、式
（１）のようになる。また、反射ミラーで反射される光
の入射角と反射角が等しいことから式（２）が成り立
つ。式（１）と式（２）から角度θを消去すると式
（３）が得られる。このように請求項１記載の発明で
は、式（３）が成り立つように反射ミラーを設置してこ
れによる反射光が偏光ビームスプリッタによってケラれ
ないようにしている。
ラーの最も偏光ビームスプリッタに近い部分で反射され
た光、すなわち偏光ビームスプリッタによって最もケラ
れやすい光が偏光ビームスプリッタの側面に入射しない
ように、反射ミラーを偏光ビームスプリッタから離して
配置している。いま、反射ミラーで反射された光と側面
のなす角度θを用いてそのような条件を表すと、式
（１）のようになる。また、反射ミラーで反射される光
の入射角と反射角が等しいことから式（２）が成り立
つ。式（１）と式（２）から角度θを消去すると式
（３）が得られる。このように請求項１記載の発明で
は、式（３）が成り立つように反射ミラーを設置してこ
れによる反射光が偏光ビームスプリッタによってケラれ
ないようにしている。
【００１９】
【数１】
【００２０】請求項２記載の発明では、光源と、この光
源からの光がほぼ垂直に入射されるように配置された液
晶パネルと、この液晶パネルの光源側に配置されこの液
晶パネルに一偏光成分のみを選択入射させる偏光子とし
ての第１の偏光板と、液晶パネルに対して光源とは逆側
に配置されこの液晶パネルを透過した光のうち一偏光成
分のみを選択出射させる検光子としての第２の偏光板
と、形状が直方体でありその１つの面に光源からの光が
ほぼ垂直に入射するような向きでこの光源と第１の偏光
板との間に配置され入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離
してＰ偏光光をそのまま前方に透過させるとともにＳ偏
光光を入射面と直交する側面から垂直に出射させる偏光
ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタの入射
面と側面の交線を軸としてこの側面を含む平面をこの偏
光ビームスプリッタの外側方向に４５°未満の角度αだ
け回転して得られる平面を仮想平面Ａとしこの仮想平面
Ａを側面と垂直でかつこれから遠ざかる方向に距離ｄだ
け平行移動して得られる平面を仮想平面Ｂとするとき入
射面に垂直な方向の偏光ビームスプリッタの厚さｔを用
いて“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α) ”が成り立つよ
うな仮想平面Ｂ内に配置されＳ偏光光を前記液晶パネル
に集光させる反射ミラーと、それぞれの偏光光の偏光面
を回転させて第１の偏光板の偏光軸方向と一致させる偏
光面回転手段としての位相差板と、第２の偏光板に対し
て液晶パネルとは逆側に配置され映像を拡大投射するた
めの投射レンズとを液晶投射装置に具備させる。
源からの光がほぼ垂直に入射されるように配置された液
晶パネルと、この液晶パネルの光源側に配置されこの液
晶パネルに一偏光成分のみを選択入射させる偏光子とし
ての第１の偏光板と、液晶パネルに対して光源とは逆側
に配置されこの液晶パネルを透過した光のうち一偏光成
分のみを選択出射させる検光子としての第２の偏光板
と、形状が直方体でありその１つの面に光源からの光が
ほぼ垂直に入射するような向きでこの光源と第１の偏光
板との間に配置され入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に分離
してＰ偏光光をそのまま前方に透過させるとともにＳ偏
光光を入射面と直交する側面から垂直に出射させる偏光
ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタの入射
面と側面の交線を軸としてこの側面を含む平面をこの偏
光ビームスプリッタの外側方向に４５°未満の角度αだ
け回転して得られる平面を仮想平面Ａとしこの仮想平面
Ａを側面と垂直でかつこれから遠ざかる方向に距離ｄだ
け平行移動して得られる平面を仮想平面Ｂとするとき入
射面に垂直な方向の偏光ビームスプリッタの厚さｔを用
いて“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α) ”が成り立つよ
うな仮想平面Ｂ内に配置されＳ偏光光を前記液晶パネル
に集光させる反射ミラーと、それぞれの偏光光の偏光面
を回転させて第１の偏光板の偏光軸方向と一致させる偏
光面回転手段としての位相差板と、第２の偏光板に対し
て液晶パネルとは逆側に配置され映像を拡大投射するた
めの投射レンズとを液晶投射装置に具備させる。
【００２１】すなわち請求項２記載の発明では、偏光面
回転手段として薄くて軽い位相差板を用いたので液晶投
射装置を軽量コンパクト化することができる。
回転手段として薄くて軽い位相差板を用いたので液晶投
射装置を軽量コンパクト化することができる。
【００２２】請求項３記載の発明では、偏光ビームスプ
リッタで分離されたＳ偏光光の偏光面の回転を前記反射
ミラーで反射された後に行っている。従って、Ｓ偏光光
のま反射ミラーで反射されることになり、反射前に回転
する場合、すなわちＰ偏光光として反射する場合に比べ
て反射率が高くなる。
リッタで分離されたＳ偏光光の偏光面の回転を前記反射
ミラーで反射された後に行っている。従って、Ｓ偏光光
のま反射ミラーで反射されることになり、反射前に回転
する場合、すなわちＰ偏光光として反射する場合に比べ
て反射率が高くなる。
【００２３】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２４】図１は、本発明の一実施例における液晶投
射装置で用いた偏光変換光学系の構成および光源との位
置関係を表わしたものである。この偏光変換光学系は従
来提案されたものと同様に、図３で表わされた液晶投射
装置に組み込まれている。光源１１はメタルハライドラ
ンプであり、放物面状のリフレクタによりほぼ平行な光
線を出射するようになっている。
射装置で用いた偏光変換光学系の構成および光源との位
置関係を表わしたものである。この偏光変換光学系は従
来提案されたものと同様に、図３で表わされた液晶投射
装置に組み込まれている。光源１１はメタルハライドラ
ンプであり、放物面状のリフレクタによりほぼ平行な光
線を出射するようになっている。
【００２５】偏光変換光学系４１は、入力光をＰ偏光光
とＳ偏光光に分離する２個の偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 と、Ｓ偏光光を液晶パネルに入射させるため
の２個の反射ミラー５２1 、５２2 と、Ｓ偏光光の偏光
面を回転させる２個の１／２波長板５３1 、５３2 を備
えている。これらは、従来の液晶投射装置の偏光変換光
学系で用いられていたものと材質および構造が同じであ
るが、本実施例の場合には、偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 の光軸方向の厚さを２０ｍｍとしている。
とＳ偏光光に分離する２個の偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 と、Ｓ偏光光を液晶パネルに入射させるため
の２個の反射ミラー５２1 、５２2 と、Ｓ偏光光の偏光
面を回転させる２個の１／２波長板５３1 、５３2 を備
えている。これらは、従来の液晶投射装置の偏光変換光
学系で用いられていたものと材質および構造が同じであ
るが、本実施例の場合には、偏光ビームスプリッタ５１
1 、５１2 の光軸方向の厚さを２０ｍｍとしている。
【００２６】２つの偏光ビームスプリッタ５１1 、５１
2 によって分離されたＳ偏光光を液晶パネルに集光させ
るための２個の反射ミラー５２1 、５２2 は、それぞれ
偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 との距離ｄが２ｍ
ｍとなるように配置されている。また、この反射ミラー
５２1 、５２2 の設置方向は、偏光ビームスプリッタ５
１1 、５１2 とのなす角αが４２°になるような方向に
している。反射ミラー５２1 、５２2 の液晶パネル側に
は、これにより反射されたＳ偏光光の偏光面を９０°回
転させるための１／２波長板５３1 、５３2 が配置され
ている。
2 によって分離されたＳ偏光光を液晶パネルに集光させ
るための２個の反射ミラー５２1 、５２2 は、それぞれ
偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 との距離ｄが２ｍ
ｍとなるように配置されている。また、この反射ミラー
５２1 、５２2 の設置方向は、偏光ビームスプリッタ５
１1 、５１2 とのなす角αが４２°になるような方向に
している。反射ミラー５２1 、５２2 の液晶パネル側に
は、これにより反射されたＳ偏光光の偏光面を９０°回
転させるための１／２波長板５３1 、５３2 が配置され
ている。
【００２７】光源１１より照射された光はほぼ垂直に２
つの偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 に入射し、透
過したＰ偏光光はそのままその光軸方向にある第１の偏
光板１４に入射する。一方、光源の主光軸と垂直な方向
に分離されたＳ偏光光は、反射ミラー５２1 、５２2 で
第１の偏光板１４の方向に反射される。その際、反射ミ
ラー５２1 、５２2 の設置角度αを４５°より少し小さ
くとったので、反射光が少し内側を向き、この反射光と
偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 を透過したＰ偏光
光を、第１の偏光板１４上の同一位置に集光させること
ができる。反射ミラー５２1 、５２2 により反射された
Ｓ偏光光は、１／２波長板により偏光面が回転されＰ偏
光光に変換される。従って、第１の偏光板１４にはＰ偏
光光のみが入射することになる。これらＰ偏光光は第１
の偏光板１４を透過して液晶パネル１２に到達する。
つの偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 に入射し、透
過したＰ偏光光はそのままその光軸方向にある第１の偏
光板１４に入射する。一方、光源の主光軸と垂直な方向
に分離されたＳ偏光光は、反射ミラー５２1 、５２2 で
第１の偏光板１４の方向に反射される。その際、反射ミ
ラー５２1 、５２2 の設置角度αを４５°より少し小さ
くとったので、反射光が少し内側を向き、この反射光と
偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 を透過したＰ偏光
光を、第１の偏光板１４上の同一位置に集光させること
ができる。反射ミラー５２1 、５２2 により反射された
Ｓ偏光光は、１／２波長板により偏光面が回転されＰ偏
光光に変換される。従って、第１の偏光板１４にはＰ偏
光光のみが入射することになる。これらＰ偏光光は第１
の偏光板１４を透過して液晶パネル１２に到達する。
【００２８】ところで、本実施例の反射ミラー５２1 、
５２2 は、偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 と２ｍ
ｍ離して設置されている。これにより、偏光ビームスプ
リッタ５１1 、５１2 に近い部分で反射された光もケラ
れることなく液晶パネルに入射する。
５２2 は、偏光ビームスプリッタ５１1 、５１2 と２ｍ
ｍ離して設置されている。これにより、偏光ビームスプ
リッタ５１1 、５１2 に近い部分で反射された光もケラ
れることなく液晶パネルに入射する。
【００２９】図１に示される偏光変換光学系の場合、反
射ミラーを偏光ビームスプリッタからどれだけ離して設
置すればよいかは、偏光ビームスプリッタの厚さｔと反
射ミラーの設置角度αで決まり、次の式（４）で与えら
れる。
射ミラーを偏光ビームスプリッタからどれだけ離して設
置すればよいかは、偏光ビームスプリッタの厚さｔと反
射ミラーの設置角度αで決まり、次の式（４）で与えら
れる。
【００３０】
【数２】
【００３１】反射ミラーと偏光ビームスプリッタとの距
離ｄが式（４）の右辺で与えられる値より小さければ、
本発明による効果が半減してしまい、逆にこの値より大
きいと偏光変換光学系の形状が大きくなってしまう。従
って、式（４）の右辺で与えられる値の近傍とするのが
望ましい。
離ｄが式（４）の右辺で与えられる値より小さければ、
本発明による効果が半減してしまい、逆にこの値より大
きいと偏光変換光学系の形状が大きくなってしまう。従
って、式（４）の右辺で与えられる値の近傍とするのが
望ましい。
【００３２】このように、式（４）が成り立つように反
射ミラーを配置することによって光線の利用効率が高く
なり、従来の液晶投射装置より明るい映像が得られる。
例えば、本実施例の液晶投射装置の場合、輝度を約２０
％向上させることが可能である。
射ミラーを配置することによって光線の利用効率が高く
なり、従来の液晶投射装置より明るい映像が得られる。
例えば、本実施例の液晶投射装置の場合、輝度を約２０
％向上させることが可能である。
【００３３】本実施例では反射ミラーの設置角度αが４
２°の場合について説明したが、これは光源の特性や要
求される映像の光量分布などを考慮して決められるもの
であり、４２°以外の他の値になるよう設置されること
もある。その場合でも４５°以下であれば、本発明を適
用することができる。その際、反射ミラーの設置位置は
式（４）に基づいて決めればよい。
２°の場合について説明したが、これは光源の特性や要
求される映像の光量分布などを考慮して決められるもの
であり、４２°以外の他の値になるよう設置されること
もある。その場合でも４５°以下であれば、本発明を適
用することができる。その際、反射ミラーの設置位置は
式（４）に基づいて決めればよい。
【００３４】また、本実施例では偏光変換光学系から出
射される光束をＰ偏光光としたが、これはＳ偏光光や
（Ｓ＋Ｐ）／２等であっても構わない。（Ｓ＋Ｐ）／２
の場合は、偏光ビームスプリッタで分離されたＳ偏光光
とＰ偏光光を、それぞれ１／４波長板とこれとは逆位相
の１／４波長板で変換することにより実現できる。
射される光束をＰ偏光光としたが、これはＳ偏光光や
（Ｓ＋Ｐ）／２等であっても構わない。（Ｓ＋Ｐ）／２
の場合は、偏光ビームスプリッタで分離されたＳ偏光光
とＰ偏光光を、それぞれ１／４波長板とこれとは逆位相
の１／４波長板で変換することにより実現できる。
【００３５】偏光ビームスプリッタで分離されたＳ偏光
光に対する波長板は、その光路上であればどこに配置し
てもよい。従って、反射ミラーの液晶パネル側以外に、
反射ミラーと偏光ビームスプリッタの間に配置すること
も可能である。また、波長板を複数枚重ねて用いてもよ
く、その枚数には特に制限がない。
光に対する波長板は、その光路上であればどこに配置し
てもよい。従って、反射ミラーの液晶パネル側以外に、
反射ミラーと偏光ビームスプリッタの間に配置すること
も可能である。また、波長板を複数枚重ねて用いてもよ
く、その枚数には特に制限がない。
【００３６】本実施例では偏光光分離手段として、底面
が直角二等辺三角形をした２つの三角柱状の光学ガラス
をその斜面で接合した構造の偏光ビームスプリッタを用
いたが、Ｐ偏光光とＳ偏光光に分離できれば他の構造の
ものであっても構わない。また、分離後の各偏光光の出
射方向も特別な制限はない。
が直角二等辺三角形をした２つの三角柱状の光学ガラス
をその斜面で接合した構造の偏光ビームスプリッタを用
いたが、Ｐ偏光光とＳ偏光光に分離できれば他の構造の
ものであっても構わない。また、分離後の各偏光光の出
射方向も特別な制限はない。
【００３７】光源はメタルハライドランプである必要は
なく、キセノンランプやハロゲンランプ等であっても差
し支えない。
なく、キセノンランプやハロゲンランプ等であっても差
し支えない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α) ”が成り
立つようにＳ偏光光を反射させる反射ミラーを偏光ビー
ムスプリッタから離して配置したので、反射ミラーによ
り反射された光が偏光ビームスプリッタによってケラれ
ないという効果がある。
によれば、“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α) ”が成り
立つようにＳ偏光光を反射させる反射ミラーを偏光ビー
ムスプリッタから離して配置したので、反射ミラーによ
り反射された光が偏光ビームスプリッタによってケラれ
ないという効果がある。
【００３９】また、請求項２記載の発明によれば、偏光
面回転手段として位相差板を用いたので、液晶投射装置
を軽量コンパクトにすることが可能となる。
面回転手段として位相差板を用いたので、液晶投射装置
を軽量コンパクトにすることが可能となる。
【００４０】さらに、請求項３記載の発明によれば、偏
光ビームスプリッタで分離されたＳ偏光光を反射ミラー
で反射してからその偏光面の回転を行い、Ｓ偏光光のま
ま反射されるようにしたので、偏光面を回転してから反
射する場合、すなわちＰ偏光光として反射される場合と
比較して輝度を高くすることができる。
光ビームスプリッタで分離されたＳ偏光光を反射ミラー
で反射してからその偏光面の回転を行い、Ｓ偏光光のま
ま反射されるようにしたので、偏光面を回転してから反
射する場合、すなわちＰ偏光光として反射される場合と
比較して輝度を高くすることができる。
【図１】本発明の実施例における液晶投射装置で用いら
れた偏光変換光学系の構成および光源との位置関係を表
わした説明図である。
れた偏光変換光学系の構成および光源との位置関係を表
わした説明図である。
【図２】従来の典型的な液晶投射装置の構成を表わした
説明図である。
説明図である。
【図３】従来の偏光変換光学系を備えた液晶投射装置の
構成を表わした説明図である。
構成を表わした説明図である。
【図４】従来提案された偏光変換光学系の構成および光
源との位置関係を表わした説明図である。
源との位置関係を表わした説明図である。
【図５】従来提案された偏光変換光学系の問題点を示し
た説明図である。
た説明図である。
１１ 光源 １２ 液晶パネル １３ 投射レンズ １４ 第１の偏光板（偏光子） １５ 第２の偏光板（検光子） １６ スクリーン ４１ 偏光変換光学系 ５１1 、５１2 偏光ビームスプリッタ ５２1 、５２2 反射ミラー ５３1 、５３2 １／２波長板（偏光面回転手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、 この光源からの光がほぼ垂直に入射されるように配置さ
れた液晶パネルと、 この液晶パネルの前記光源側に配置されこの液晶パネル
に一偏光成分のみを選択入射させる偏光子としての第１
の偏光板と、 前記液晶パネルに対して前記光源とは逆側に配置されこ
の液晶パネルを透過した光のうち一偏光成分のみを選択
出射させる検光子としての第２の偏光板と、 形状が直方体でありその１つの面に前記光源からの光が
ほぼ垂直に入射するような向きでこの光源と前記第１の
偏光板との間に配置され入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に
分離してＰ偏光光をそのまま前方に透過させるとともに
Ｓ偏光光を入射面と直交する側面から垂直に出射させる
偏光ビームスプリッタと、 この偏光ビームスプリッタの前記入射面と前記側面の交
線を軸としてこの側面を含む平面をこの偏光ビームスプ
リッタの外側方向に４５°未満の角度αだけ回転して得
られる平面を仮想平面Ａとしこの仮想平面Ａを前記側面
と垂直でかつこれから遠ざかる方向に距離ｄだけ平行移
動して得られる平面を仮想平面Ｂとするとき前記入射面
に垂直な方向の偏光ビームスプリッタの厚さｔを用いて
“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α）”が成り立つような
仮想平面Ｂ内に配置され前記Ｓ偏光光を前記液晶パネル
に集光させる反射ミラーと、 前記それぞれの偏光光の偏光面を前記第１の偏光板の偏
光軸方向と一致させる偏光面回転手段と、 前記第２の偏光板に対して前記液晶パネルとは逆側に配
置され映像を拡大投射するための投射レンズとを具備す
ることを特徴とする液晶投射装置。 - 【請求項２】 光源と、 この光源からの光がほぼ垂直に入射されるように配置さ
れた液晶パネルと、 この液晶パネルの前記光源側に配置されこの液晶パネル
に一偏光成分のみを選択入射させる偏光子としての第１
の偏光板と、 前記液晶パネルに対して前記光源とは逆側に配置されこ
の液晶パネルを透過した光のうち一偏光成分のみを選択
出射させる検光子としての第２の偏光板と、 形状が直方体でありその１つの面に前記光源からの光が
ほぼ垂直に入射するような向きでこの光源と前記第１の
偏光板との間に配置され入射光をＰ偏光光とＳ偏光光に
分離してＰ偏光光をそのまま前方に透過させるとともに
Ｓ偏光光を入射面と直交する側面から垂直に出射させる
偏光ビームスプリッタと、 この偏光ビームスプリッタの前記入射面と前記側面の交
線を軸としてこの側面を含む平面をこの偏光ビームスプ
リッタの外側方向に４５°未満の角度αだけ回転して得
られる平面を仮想平面Ａとしこの仮想平面Ａを前記側面
と垂直でかつこれから遠ざかる方向に距離ｄだけ平行移
動して得られる平面を仮想平面Ｂとするとき前記入射面
に垂直な方向の偏光ビームスプリッタの厚さｔを用いて
“ｄ≧ｔ・ｔａｎ（９０°−２α）”が成り立つような
仮想平面Ｂ内に配置され前記Ｓ偏光光を前記液晶パネル
に集光させる反射ミラーと、 前記それぞれの偏光光の偏光面を回転させて前記第１の
偏光板の偏光軸方向と一致させる位相差板と、 前記第２の偏光板に対して前記液晶パネルとは逆側に配
置され映像を拡大投射するための投射レンズとを具備す
ることを特徴とする液晶投射装置。 - 【請求項３】 前記偏光ビームスプリッタで分離された
Ｓ偏光光の偏光面の回転を前記反射ミラーで反射された
後に行うことを特徴とした請求項１記載の液晶投射装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5210252A JPH0764075A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 液晶投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5210252A JPH0764075A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 液晶投射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764075A true JPH0764075A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16586307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5210252A Pending JPH0764075A (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 液晶投射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9625745B2 (en) | 2013-11-15 | 2017-04-18 | Reald Inc. | High dynamic range, high contrast projection systems |
| US9927691B2 (en) | 2006-09-29 | 2018-03-27 | Reald Inc. | Polarization conversion systems for stereoscopic projection |
| US10203511B2 (en) | 2007-05-09 | 2019-02-12 | Reald Inc. | Polarization conversion system and method for projecting polarization encoded imagery |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046516A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-10 | Kowa Co | 光源装置 |
| JPH05203894A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-13 | Fujitsu General Ltd | ライトバルブを用いた表示装置 |
| JP4104681B2 (ja) * | 1995-07-25 | 2008-06-18 | エシコン・インコーポレイテッド | 縫合糸ディスペンサーおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP5210252A patent/JPH0764075A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046516A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-10 | Kowa Co | 光源装置 |
| JPH05203894A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-13 | Fujitsu General Ltd | ライトバルブを用いた表示装置 |
| JP4104681B2 (ja) * | 1995-07-25 | 2008-06-18 | エシコン・インコーポレイテッド | 縫合糸ディスペンサーおよびその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9927691B2 (en) | 2006-09-29 | 2018-03-27 | Reald Inc. | Polarization conversion systems for stereoscopic projection |
| US11143948B2 (en) | 2006-09-29 | 2021-10-12 | Reald Inc. | Polarization conversion systems for stereoscopic projection |
| US10203511B2 (en) | 2007-05-09 | 2019-02-12 | Reald Inc. | Polarization conversion system and method for projecting polarization encoded imagery |
| US10739611B2 (en) | 2007-05-09 | 2020-08-11 | Reald Inc. | 3D projection system |
| US9625745B2 (en) | 2013-11-15 | 2017-04-18 | Reald Inc. | High dynamic range, high contrast projection systems |
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