JPH08184930A - 投射装置 - Google Patents

投射装置

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JPH08184930A
JPH08184930A JP6326198A JP32619894A JPH08184930A JP H08184930 A JPH08184930 A JP H08184930A JP 6326198 A JP6326198 A JP 6326198A JP 32619894 A JP32619894 A JP 32619894A JP H08184930 A JPH08184930 A JP H08184930A
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JP
Japan
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light
projection
lights
optical element
polarized
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Application number
JP6326198A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Hattori
徹夫 服部
Sanpei Ezaki
賛平 江崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Priority to US08/518,884 priority patent/US5716122A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源の利用効率を向上させ、明るい投射画像
を得ることができる投射装置を提供する。 【構成】 光源光を二つの偏光に分離するPBS20
と、二つの偏光に対応する書き込み画像をそれぞれ形成
するCRT42Pおよび42Sと、PBS20からの二
つの偏光を、CRT42Pおよび42Sにより形成され
た書き込み画像に応じてそれぞれ変調するSLM40P
および40Sと、SLM40Pおよび40Sで変調され
てPBS20に入射する光の出射光のそれぞれをスクリ
ーン60上に投射する投射レンズ50とを備える。さら
に、フルカラーの投射画像に対応して、光源光を三原色
光に分離する三色分離光学系を備えるようにしてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空間光変調素子を用い
た投射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図10および図11は、従来の投射装置
の概略構成を示す図である。図10において、90は光
源、91は光源90が発した光を平行光にして、偏光分
離部921が形成された偏光ビームスプリッター92へ
導くコリメーションレンズである。93は三色分離光学
系であり、青色光反射ダイクロイック反射膜931Bが
形成されたプリズム93Bと、赤色光反射ダイクロイッ
ク反射膜931Rが形成されたプリズム93Rと、プリ
ズム93Gとで構成されている。プリズム93Bの面9
32B,プリズム93Rの面932Rおよびプリズム9
3Gの面932Gには、反射型液晶素子94B,94R
および94Gがそれぞれ設けられている。95は、偏光
ビームスプリッター92からの透過光をスクリーン96
に投射する投射レンズである。
【0003】偏光ビームスプリッター92に入射した光
源90の光は、偏光分離部921を透過するP偏光と、
偏光分離部921で反射されるS偏光とに分離される。
偏光分離部921で反射されたS偏光は、三色分離光学
系93を構成するプリズム93Bに入射する。プリズム
93Bの青色光反射ダイクロイック反射膜931Bは青
色光のみ反射し、反射された青色光がプリズム93Bの
面933Bで全反射されて反射型液晶素子94Bに入射
する。一方、青色光より長波長の光は、青色光反射ダイ
クロイック反射膜931Bを通過して第2のプリズム9
3Rに入射する。赤色光反射ダイクロイック反射膜93
1Rにより反射された赤色光は、面933Rで全反射さ
れて反射型液晶素子94Rに入射する。さらに、赤色光
反射ダイクロイック反射膜931Rを通過した緑色光
は、第3のプリズム93Gを通過した後に反射型液晶素
子94Gに入射する。
【0004】反射型液晶素子94B,94Rおよび94
Gのそれぞれには青色光,赤色光および緑色光に対応す
る書き込み画像がそれぞれ入力されており、入射した各
色光は各書き込み画像に応じて複屈折作用を受けてS偏
光がP偏光となり、反射型液晶素子94B,94Rおよ
び94からそれぞれ出射される。各色光のP偏光は三色
分離光学系93により合成されて偏光ビームスプリッタ
ー92に入射され、それらの透過光が投射レンズ95に
よってスクリーン96上に投射される。このようにし
て、フルカラーの投射画像が得られる。
【0005】図11の投射装置は、三色分離光学系にク
ロスダイクロイックプリズム97を用いた例であり、そ
の他の部分については図10と同様である。クロスダイ
クロイックプリズム97には、青色光反射ダイクロイッ
ク反射膜97Bおよび赤色光反射ダイクロイック反射膜
97Rが形成されている。偏光ビームスプリッター92
からのS偏光がクロスダイクロイックプリズム97に入
射すると、青色光反射ダイクロイック反射膜97Bおよ
び赤色光反射ダイクロイック反射膜97Rにより青色光
および赤色光がそれぞれ反射されて、反射型液晶素子9
4Bおよび94Rに各々入射する。一方、青色光反射ダ
イクロイック反射膜97Bおよび赤色光反射ダイクロイ
ック反射膜97Rの両者を通過した緑色光は、反射型液
晶素子94Gに入射する。反射型液晶素子94B,94
Rおよび94Gにより複屈折作用を受けて出射されるそ
れぞれのP偏光は、クロスダイクロイックプリズム97
により合成されて偏光ビームスプリッター92に出射さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の投射装置では、光源90から偏光ビームスプリ
ッター92に入射する光のS偏光しか利用していないた
め、光源の利用効率が低下し、その結果、投射効率が低
下して投射画像が暗くなるという欠点があった。
【0007】本発明の目的は、光源の利用効率を向上さ
せ、明るい投射画像を得ることができる投射装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】実施例を示す図1,2,
3,7および8に対応付けて説明する。図1に対応付け
て説明すると、請求項1の発明の投射装置は、光源光を
二つの偏光に分離する偏光光学素子20と、二つの偏光
に対応する書き込み画像をそれぞれ形成する書き込み画
像形成手段42Pおよび42Sと、偏光光学素子20か
らの二つの偏光を、書き込み画像形成手段42Pおよび
42Sにより形成された書き込み画像に応じてそれぞれ
変調する空間光変調素子40Pおよび40Sと、空間光
変調素子40Pおよび40Sで変調されて偏光光学素子
20に入射する光の出射光のそれぞれをスクリーン60
上に投射する投射光学系50とを備えて上述の目的を達
成する。図3に対応付けて説明すると、請求項2の発明
の投射装置は、光源光を二つの偏光に分離する偏光光学
素子20と、偏光光学素子20からの二つの偏光を三原
色光にそれぞれ分離する三色分離光学系30Bおよび3
0Rと、二つの偏光の各々について分離された三原色光
のそれぞれに対応して、書き込み画像をそれぞれ形成す
る書き込み画像形成手段42BP,42BS,42R
P,42RS,42GPおよび42GSと、三色分離光
学系30Bおよび30Rからの三原色光を、書き込み画
像形成手段42BP,42BS,42RP,42RS,
42GPおよび42GSにより形成された書き込み画像
に応じてそれぞれ変調する空間光変調素子40BP,4
0BS,40RP,40RS,40GPおよび40GS
と、空間光変調素子40BP,40BS,40RP,4
0RS,40GPおよび40GSで変調されて偏光光学
素子20に入射する光の出射光のそれぞれをスクリーン
60上に投射する投射光学系50とを備えて上述の目的
を達成する。図7に対応付けて説明すると、請求項3の
発明の投射装置は、光源光を二つの偏光に分離する偏光
光学素子20と、二つの偏光の一方に対応して右目系の
投射画像に対応する書き込み画像を、他方の偏光に対応
して左目系の投射画像に対応する書き込み画像をそれぞ
れ形成する書き込み画像形成手段43Rおよび43L
と、偏光光学素子20からの二つの偏光を、書き込み画
像形成手段43Rおよび43Lにより形成された書き込
み画像に応じてそれぞれ変調する空間光変調素子40P
および40Sと、空間光変調素子40Pおよび40Sで
変調されて偏光光学素子20に入射する光の出射光のそ
れぞれをスクリーン60上に投射する投射光学系50と
を備えて上記目的を達成する。図8に対応付けて説明す
ると、請求項4の発明の投射装置は、光源光を二つの偏
光に分離する偏光光学素子20と、偏光光学素子20か
らの二つの偏光を三原色光にそれぞれ分離する三色分離
光学系30B,30Rおよび30Gと、二つの偏光の各
々について分離された三原色光のそれぞれに対応して、
右目系の投射画像に対応する書き込み画像と、左目系の
投射画像に対応する書き込み画像とをそれぞれ形成する
書き込み画像形成手段43BR,43BL,43RR,
43RL,43GRおよび43GLと、三色分離光学系
30B,30Rおよび30Gからの三原色光を、書き込
み画像形成手段43BR,43BL,43RR,43R
L,43GRおよび43GLにより形成された書き込み
画像に応じてそれぞれ変調する空間光変調素子40B
P,40BS,40RP,40RS,40GPおよび4
0GSと、空間光変調素子40BP,40BS,40R
P,40RS,40GPおよび40GSで変調されて偏
光光学素子20に入射する光の出射光のそれぞれをスク
リーン60上に投射する投射光学系50とを備えて上記
目的を達成する。図2に対応付けて説明すると、請求項
5の発明の投射装置では、偏光光学素子20は、断面形
状が直角三角形の角柱であって同一形状を有する一対の
光学部材201および202を、各光学部材201およ
び202の直交する二つの側面のいずれか一方の面同士
を張り合わせて一体とし、その張り合わせ部分に偏光分
離部203を形成する。
【0009】
【作用】請求項1の発明の投射装置では、偏光光学素子
20は、光源光を二つの偏光に分離して空間光変調素子
40Pおよび40Sへそれぞれ出射する。空間光変調素
子40Pおよび40Sは、入射する二つの偏光を書き込
み画像形成手段42Pおよび42Sにより形成された書
き込み画像に応じて変調し偏光光学素子20へ出射す
る。偏光光学素子20は、空間光変調素子40Pおよび
40Sによって変調され出射された光を合成して投射光
学系50へ出射する。請求項2の発明の投射装置では、
偏光光学素子20は光源光を二つの偏光に分離する。二
つの偏光は、三色分離光学系30Bおよび30Rでそれ
ぞれ三原色光に分離され、空間光変調素子40BP,4
0BS,40RP,40RS,40GPおよび40GS
にそれぞれ出射される。空間光変調素子40BP,40
BS,40RP,40RS,40GPおよび40GS
は、各々に入射する偏光を書き込み画像形成手段42B
P,42BS,42RP,42RS,42GPおよび4
2GSにより形成された書き込み画像に応じて変調し、
偏光光学素子20へ出射する。偏光光学素子20は、空
間光変調素子40BP,40BS,40RP,40R
S,40GPおよび40GSによって変調され出射され
た光を合成して投射光学系50へ出射する。請求項3の
発明の投射装置では、偏光光学素子20は光源光を二つ
の偏光に分離して空間光変調素子40Pおよび40Sへ
それぞれ出射する。空間光変調素子40Pは、入射する
偏光を書き込み画像形成手段43Rにより形成された右
目系の投射画像に対応する書き込み画像に応じて変調
し、偏光光学素子20へ出射する。空間光変調素子40
Sは、入射する偏光を書き込み画像形成手段43Lによ
り形成された左目系の投射画像に対応する書き込み画像
に応じて変調し、偏光光学素子20へ出射する。偏光光
学素子20は、空間光変調素子40Pおよび40Sによ
って変調され出射された光を合成して投射光学系50へ
出射する。請求項4の発明の投射装置では、偏光光学素
子20は光源光を二つの偏光に分離する。二つの偏光
は、三色分離光学系30B,30Rおよび30Gで三原
色光に分離され、空間光変調素子40BP,40BS,
40RP,40RS,40GPおよび40GSにそれぞ
れ出射される。空間光変調素子40BP,40RPおよ
び40GPは、各々に入射する偏光を書き込み画像形成
手段43BR,43RRおよび43GRにより形成され
た右目系の投射画像に対応する書き込み画像に応じてそ
れぞれ変調し、偏光光学素子20へ出射する。空間光変
調素子40BS,40RSおよび40GSは、各々に入
射する偏光を書き込み画像形成手段43BL,43RL
および43GLにより形成された左目系の投射画像に対
応する書き込み画像に応じてそれぞれ変調し、偏光光学
素子20へ出射する。偏光光学素子20は、空間光変調
素子40BP,40BS,40RP,40RS,40G
Pおよび40GSによって変調され出射された光を合成
して投射光学系50へ出射する。請求項5の発明の投射
装置では、偏光光学素子20は、断面形状が直角三角形
の角柱であって同一形状を有する一対の光学部材201
および202の直交する二つの側面のいずれか一方の面
同士を張り合わせて一体に形成して成る。偏光光学素子
20に入射する光は、張り合わせ部分に形成された偏光
分離部203によって二つの偏光に分離される。
【0010】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
【0011】
【実施例】以下、図1〜図9を参照して本発明の実施例
を説明する。 −第1実施例− 図1は、本発明による投射装置の第1実施例の概略構成
を示す図である。10は光源、11は光源10の光を平
行光にするコリメーションレンズ、20は光源10から
の光をP偏光およびS偏光に分離するケスタープリズム
形状の偏光ビームスプリッター(以下、PBSと記す)
である。40Pおよび40Sは、PBS20からのP偏
光およびS偏光をそれぞれ変調する光書き込み型空間光
変調素子(以下、SLMと記す)である。42Pおよび
42Sは、SLM40Pおよび40Sに書き込まれる書
き込み画像をそれぞれ形成するCRTである。各CRT
からの画像は、図示しないリレーレンズまたは光ファイ
バー光学系を用いてSLM40Pおよび40Sに書き込
まれる。50はPBS20からの光をスクリーン60に
投射する投射レンズである。
【0012】図2を用いて、PBS20の詳細な構造お
よび機能について説明する。PBS20は、頂角が30
度および60度である直角三角形の断面形状を有する一
対の光学部材201および202を張り合わせて一体と
したものであって、断面形状が正三角形を成す。張り合
わせ面には誘電体多層膜による偏光分離部203が形成
されている。
【0013】光源光が図のようにPBS20の面204
へ垂直に入射すると、偏光分離部203によりP偏光お
よびS偏光に分離される。偏光分離部203を透過する
P偏光は、面205で全反射されて面206から出射さ
れる。一方、偏光分離部203により反射されるS偏光
は、面204で全反射されて面207から出射される。
PBS20から出射されたP偏光およびS偏光は、SL
M40Pおよび40Sにそれぞれ入射する。ここで、P
BS20からのP偏光およびS偏光がSLM40Pおよ
び40Sによって変調されない場合は、P偏光およびS
偏光はそれぞれの光路を逆行し、偏光分離部203でP
偏光とS偏光とが合成されてPBS20の面204から
出射される。一方、PBS20からのP偏光およびS偏
光がSLM40Pおよび40Sによって変調されS偏光
およびP偏光に変化した場合は、面205で全反射され
たS偏光は偏光分離部203で反射され、面204で全
反射されたP偏光は偏光分離部203を透過する。そし
て、S偏光よびP偏光は、図の破線で示すように偏光分
離部203で合成されてPBS20の面205から出射
される。
【0014】図1に示す投射装置の動作を説明する。光
源10から出射された光源光は、コリメーションレンズ
11により平行光にされてPBS20に入射する。PB
S20に入射した光は、P偏光およびS偏光に分離され
てPBS20より出射され、SLM40Pおよび40S
の読み出し光としてそれぞれ入射する。SLM40Pお
よび40Sには、P偏光およびS偏光に対応する書き込
み画像がCRT42Pおよび42Sによってそれぞれ書
き込まれている。SLM40Pに入射したP偏光は書き
込み画像に応じて複屈折作用を受け、書き込み光がある
部分のP偏光がS偏光に変調されてSLM40Pから出
射される。SLM40Sに入射したS偏光についても同
様であり、S偏光に対応する書き込み画像に応じた変調
光がP偏光に変調されてSLM40Sから出射される。
【0015】SLM40Pおよび40Sからそれぞれ出
射された変調光はそれぞれの光路を逆行し、SLM40
Pからの変調光に含まれるP偏光と、SLM40Sから
の変調光に含まれるS偏光とが偏光分離部203で合成
されてPBS20から光源10の方向に出射される。一
方、SLM40Pからの変調光に含まれるS偏光と、S
LM40Sからの変調光に含まれるP偏光とは偏光分離
部203で合成されてPBS20からスクリーン60の
方向に出射され、投射レンズ50によりスクリーン60
上にそれぞれ投射される。ここで、SLM40Pからの
変調光はPBS20で2回全反射され、SLM40Sか
らの変調光はPBS20で1回全反射されるので、CR
T42Pおよび42Sの書き込み画像を互いに対象に形
成しておくことにより、同一の投射画像がスクリーン6
0上で重なり合う。
【0016】本実施例の投射装置では、偏光分離光学素
子20で分離されたP偏光およびS偏光を読み出し光と
して用い、SLM40Pおよび40Sに形成された互い
に対象な書き込み画像に応じてP偏光およびS偏光を変
調しスクリーン60に合成して投射しているため、S偏
光のみを読み出し光として用いる従来の投射装置に比べ
て光源の利用効率が向上し、より明るい投射画像を得る
ことができる。
【0017】−第2実施例− 図3は本発明による投射装置の第2実施例を示す図であ
り、三色分離光学系を用いたフルカラーの投射装置の概
略構成を示している。図3において、図1と同一の部分
は同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。3
0Bおよび30Rは三色分離光学系を構成するダイクロ
イックミラーであり、それぞれ青色光および赤色光を反
射する。40BPおよび40BSは、ダイクロイックミ
ラー30Bで反射されたP偏光およびS偏光の青色光が
それぞれ入射するSLMである。同様に、40RPおよ
び40RSは、ダイクロイックミラー30Rで反射され
たP偏光およびS偏光の赤色光がそれぞれ入射するSL
Mであり、40GPおよび40GSは、ダイクロイック
ミラー30Bおよび30Rの両者を透過したP偏光およ
びS偏光の緑色光がそれぞれ入射するSLMである。4
2BPおよび42BSはSLM40BPおよび40BS
への書き込み画像をそれぞれ形成するCRTであり、4
2BPおよび42BSには、青色光のP偏光およびS偏
光に対応する書き込み画像がそれぞれ形成される。同様
に、42RPおよび42RSは赤色光に、42GPおよ
び42GSは緑色光に対応する書き込み画像をそれぞれ
形成するCRTである。
【0018】第2の実施例による投射装置の動作を説明
する。コリメーションレンズ11によって平行光にされ
た光源10からの光は、PBS20によってP偏光およ
びS偏光に分離されてPBS20から出射される。PB
S20を出射したP偏光およびS偏光はダイクロイック
ミラー30Bによりそれぞれの青色光が反射され、SL
M40BPおよび40BSに読みだし光としてそれぞれ
入射する。同様に、ダイクロイックミラー30Bを透過
したP偏光およびS偏光はダイクロイックミラー30R
によりそれぞれの赤色光が反射され、SLM40RPお
よび40RSに読みだし光としてそれぞれ入射する。さ
らに、ダイクロイックミラー30Bおよび30Rの両者
を透過したP偏光およびS偏光の緑色光が、SLM40
GPおよび40GSに読みだし光としてそれぞれ入射す
る。
【0019】SLM40BPおよび40BSには、青色
光のP偏光およびS偏光に対応する書き込み画像がCR
T42BPおよび42BSによってそれぞれ書き込まれ
ている。SLM40BPに入射したP偏光は書き込み画
像に応じて複屈折作用を受け、書き込み光がある部分に
入射したP偏光がS偏光に変化されてSLM40BPか
ら出射される。SLM40BSに入射したS偏光につい
ても同様であり、青色光のS偏光に対応する書き込み画
像に応じた変調光がP偏光に変調されてSLM40BS
から出射される。SLM40RP,40RS,40GP
および40GSについても同様である。
【0020】各SLM40BP〜40GSからの変調光
は、それぞれ光路を逆行してPBS20に入射する。S
LM40BP,40RP,40GPからの変調光に含ま
れる各P偏光およびSLM40BS,40RS,40G
Sからの変調光に含まれる各S偏光、すなわち、書き込
み光が無い部分に入射して変調されなかった偏光は偏光
分離部203で合成されてPBS20の面204から光
源10の方向に出射される。一方、SLM40BP,4
0RP,40GPからの変調光に含まれる各S偏光およ
びSLM40BS,40RS,40GSからの変調光に
含まれる各P偏光、すなわち、書き込み光が有る部分に
入射して変調された偏光は偏光分離部203で合成され
てPBS20の面205からスクリーン60に向けて出
射される。PBS20の面205から出射された偏光
は、投射レンズ50によりスクリーン60上にそれぞれ
投射される。
【0021】なお、上述したのと同様の理由により、同
一の投射画像がスクリーン60上で重なり合うように、
CRT42BPおよび42BSにより形成される書き込
み画像は同一で互いに対称になっている。CRT42R
PとCRT42RS、また、CRT42GPとCRT4
2GSで形成される書き込み画像についても同様であ
る。さらに、投射レンズ50に対して各SLM40BP
〜40GSとスクリーンとは共役の関係にあるため、各
SLM40BP〜40GSからスクリーンまでの光路長
は等しく設定されている。
【0022】本実施例の投射装置においても、第1実施
例と同様に光源光の利用効率を向上させることができ、
より明るいフルカラーの投射画像を得ることができる。
【0023】−第3実施例− 図4は本発明による投射装置の第3実施例を示す概略構
成図であり、三色分離光学系にクロスダイクロイックプ
リズムを使用した投射装置の一例を示す。71はクロス
ダイクロイックプリズムであり、青色反射ダイクロイッ
ク膜71Bと赤色反射ダイクロイック膜71Rとが互い
に直交するように形成されている。図のその他の部分に
ついては、図3の投射装置と同様である。
【0024】PBS20から出射されクロスダイクロイ
ックプリズム71に入射したP偏光およびS偏光は、青
色反射ダイクロイック膜71Bにより青色光がそれぞれ
反射されてSLM40BPおよび40BSに入射し、か
つ、赤色反射ダイクロイック膜71Rにより赤色光がそ
れぞれ反射されてSLM40RPおよび40RSに入射
する。P偏光およびS偏光の各緑色光は青色反射ダイク
ロイック膜71Bおよび赤色反射ダイクロイック膜71
Rのいずれも透過して、SLM40GPおよび40GS
にそれぞれ入射する。入射した各偏光は、各SLM40
BP〜40GSに書き込まれた画像に応じて変調され
て、各SLM40BP〜40GSより各々出射される。
各SLM40BP〜40GSから出射された光は、青色
反射ダイクロイック膜71Bおよび赤色反射ダイクロイ
ック膜71Rで三色合成されてクロスダイクロイックプ
リズム71よりPBS20へ出射される。PBS20以
降については、図3に示す第2実施例と同様である。ま
た、各CRT42BP〜42GSにより形成される書き
込み画像の対象関係についても、第2実施例と同様であ
る。
【0025】本実施例の投射装置においても、第2実施
例と同様に光源光の利用効率を向上させることができ、
より明るいフルカラーの投射画像を得ることができる。
さらに、本実施例では、三色分離および合成を一つのク
ロスダイクロイックプリズム71で行っているので、ダ
イクロイックミラーを二つ用いる図3に示す投射装置に
比べ、装置をコンパクトにすることができる。
【0026】−第4実施例− 図5は本発明による投射装置の第4実施例を示す概略構
成図である。図5において、22はPBS、30Gは緑
色光を反射するダイクロイックミラーである。その他の
部分は第2実施例と同一である。図6を用いてPBS2
2の詳細な構造および機能について説明する。PBS2
2は、断面形状が直角三角形である二つの光学部材22
1および222を張り合わせて一体としたものであり、
張り合わせ面には誘電体多層膜による偏光分離部223
が形成されている。光学部材221および222の断面
形状は、張り合わせ面側の頂角が30度より小で、他方
の頂角が60度より大である直角三角形である。このP
BS22を用いた場合、光源光の入射角は、偏光分離部
223を透過して面225で全反射されるP偏光と、偏
光分離部223で反射され面224で全反射されたS偏
光とがそれぞれ出射面226および227から垂直に出
射されるように決定される。この入射角は、PBS22
を構成する光学部材の形状および屈折率によって一義的
に決定される。
【0027】図6では、PBS22の説明のために、ダ
イクロイックミラー30Bで反射される青色光が入射す
るSLM40BPおよび40BSを示した。なお、ダイ
クロイックミラー30Bは省略した。PBS22から出
射されたP偏光およびS偏光は、SLM40BPおよび
40BSにそれぞれ入射する。ここで、PBS22から
のP偏光およびS偏光がSLM40BPおよび40BS
によって変調されない場合は、P偏光およびS偏光はそ
れぞれの光路を逆行し、偏光分離部223でP偏光とS
偏光とが合成されてPBS22の面224から出射され
る。一方、PBS22からのP偏光およびS偏光がSL
M40BPおよび40BSによって変調されS偏光およ
びP偏光に変化した場合は、面225で全反射されたS
偏光は偏光分離部223で反射され、面224で全反射
されたP偏光は偏光分離部223を透過する。そして、
S偏光よびP偏光は図の破線で示すように偏光分離部2
23で合成され、PBS22の面225から出射され
る。
【0028】図5に示す投射装置の動作を説明する。P
BS22から出射されたP偏光およびS偏光は、第2実
施例と同様に、ダイクロイックミラー30Bで青色光
が、ダイクロイックミラー30Rで赤色光がそれぞれ反
射される。さらに、本実施例では、ダイクロイックミラ
ー30Bおよび30Rを透過したP偏光およびS偏光を
緑色光を反射するダイクロイックミラー30Gへ入射さ
せ、ダイクロイックミラー30Gからの反射光をSLM
40GPおよび40GSに入射させている。各SLM4
0BP〜40GSによって変調されて出射された偏光
は、各ダイクロイックミラー30B〜30Gにより三色
合成されPBS22に出射される。各SLM40BP〜
40GSにおいて書き込み光がある部分の偏光は変調さ
れ、それら変調された偏光はPBS22から出射された
後に投射レンズ50によりスクリーン60上にそれぞれ
投射される。
【0029】本実施例においても、第2実施例と同様に
光源の利用効率を向上させることができ、より明るい投
射画像を得ることができる。さらに、PBS22の場
合、側面224および225で全反射を受ける際に、側
面に対する入射角を断面形状が正三角形であるPBS2
0より大きくすることができるため、全反射に対する許
容差が大きいという利点を有する。光源光がコリメーシ
ョンレンズ11によって平行光にされる場合、その平行
度にはある程度の誤差が生ずるが、上述のPBS22を
用いることによって全光線を都合良く全反射させること
ができ、光源の利用効率がさらに向上する。
【0030】−第5実施例− 図7は本発明による投射装置の第5実施例を示す概略構
成図であり、立体画像投射装置として構成したものであ
る。図1と同一の部分は同一の符号を付し、異なる部分
を中心に説明する。43Rおよび43Lは、右目系およ
び左目系の投射画像に対応する書き込み画像をそれぞれ
形成するCRTである。PBS20からSLM40Pへ
出射されたP偏光は、CRT43Rの形成する右目系の
投射画像に対応する書込み画像に応じて変調されてPB
S20へ出射される。同様に、PBS20からSLM4
0Sへ出射されたS偏光は、CRT43Lの形成する左
目系の投射画像に対応する書込み画像に応じて変調され
てPBS20へ出射される。
【0031】SLM40PによりP偏光からS偏光に変
調された光と、SLM40SによりS偏光からP偏光に
変調された光はPBS20によって合成されて投射光学
系50へ出射される。このようにして、スクリーン60
上には右目系の投射画像と左目系の投射画像とが重なる
ように合成されて形成され、偏光眼鏡を使用して見るこ
とにより立体画像が観察できる。
【0032】本実施例の投射装置では、光源光をPBS
20によってP偏光およびS偏光に分離して、P偏光の
入射するSLM40Pへ右目系の投射画像に対応する書
き込み画像を書き込み、S偏光の入射するSLM40S
へ左目系の投射画像に対応する書き込み画像を書き込む
ようにしているため、容易に立体画像投射装置とするこ
とができる。なお、本実施例とは逆に、SLM40Sへ
右目系の投射画像に対応する書き込み画像を書き込み、
SLM40Pへ左目系の投射画像に対応する書き込み画
像を書き込むようにしてもよい。
【0033】−第6実施例− 図8は、本発明による投射装置の第6実施例を示す概略
構成図である。図5と同一の部分は同一の符号を付し、
異なる部分を中心に説明する。図8では、偏光光学素子
として、図5で用いたPBS22の代りに図2に示すP
BS20を用いている。また、43BRおよび43RR
および43GRは、青色光,赤色光および緑色光に対応
する右目系の書き込み画像をそれぞれ形成するCRTで
あり、43BL,43RLおよび43GLは、青色光,
赤色光および緑色光に対応する左目系の書き込み画像を
それぞれ形成するCRTである。
【0034】SLM40BP,40RPおよび40GP
には、ダイクロイックミラー30B,30Rおよび30
Gで反射されたP偏光の青色光,赤色光および緑色光が
それぞれ読み出し光として入射される。SLM40B
P,40RPおよび40GPには、各色に対応する右目
系の書き込み画像がCRT43BR,43RRおよび4
3BRによってそれぞれ書き込まれており、各SLM4
0BP,40RPおよび40GPから出射されるそれぞ
れの変調光をスクリーン60上に投射したときに、スク
リーン60上には各変調光が合成された右目系のフルカ
ラー投射画像が形成される。
【0035】一方、SLM40BS,40RSおよび4
0GSには、ダイクロイックミラー30B,30Rおよ
び30Gで反射されたS偏光の青色光,赤色光および緑
色光がそれぞれ読み出し光として入射される。SLM4
0BS,40RSおよび40GSには、各色に対応する
左目系の書き込み画像がCRT43BL,43RLおよ
び43GLによって書き込まれており、各SLM40B
S,40RSおよび40GSから出射されるそれぞれの
変調光をスクリーン60上に投射したときに、スクリー
ン60上には各変調光が合成された左目系のフルカラー
投射画像が形成される。したがって、スクリーン60上
に形成された左目系および右目系の投射画像を、偏光眼
鏡を使用して見ることにより立体画像が観察できる。
【0036】本実施例の投射装置では、図5に示すフル
カラー投射装置において、各色の対象な画像が書き込ま
れていたSLM40BPと40BS,SLM40RPと
40RSおよびSLM40GPと40GSに、各色の右
目系および左目系の投射画像に対応する書き込み画像を
それぞれ書き込むようにしてフルカラーの立体画像投射
装置とした。そのため、CRTにより形成される書き込
み画像を変更するだけで、フルカラーの画像投射装置を
容易にフルカラーの立体画像投射装置とすることができ
る。なお、本実施例においても、第5実施例と同様に、
右目系の投射画像に対応する書き込み画像をSLM40
BS,40RSおよび40GSに書き込み、左目系の投
射画像に対応する書き込み画像をSLM40BP,40
RPおよび40GPにそれぞれ書き込むようにしてもよ
い。
【0037】図9は第6実施例の変形例であり、図4に
おいて、CRT42BP,RPおよびGPを各色光の右
目系の投射画像に対応する書き込み画像を形成するCR
T43BR,43RRおよび43GRでそれぞれ置き換
え、CRT42BS,RSおよびGSを各色光の左目系
の投射画像に対応する書き込み画像を形成するCRT4
3BL,43RLおよび43GLでそれぞれ置き換えた
フルカラーの立体画像投射装置である。この投射装置に
おいても上述した図8の投射装置と同様の効果を得るこ
とができる。
【0038】以上説明した実施例において、光書き込み
型空間光変調素子の代わりに電気書き込み型の反射型液
晶素子のような反射型液晶表示装置を用いてもよい。ま
た、三色分離光学系として板状のダイクロイックミラー
やクロスダイクロイックプリズムを用いたが、図10と
同様のプリズム形状の光学素子を複数用いて三色分離を
行ってもよい。さらに、各色において、偏光毎に異なる
SLMを使用したが、一つのSLMを二分割し、一方に
P偏光の書き込み画像を、他方にS偏光の書き込み画像
を書き込むようにしてもよい。立体画像投射装置におい
ても同様に、一方に右目系の投射画像に対応する書き込
み画像を、他方に左目系の投射画像に対応する書き込み
画像を書き込むようにしてもよい。また、CRTの代わ
りに、例えば、液晶表示装置等を書き込み画像形成手段
として用いてもよい。
【0039】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、PBS20および22は偏光光学素子を、C
RT42P,42S,42BP,42BS,42RP,
42RS,42GP,42GS,43BR,43BL,
43RR,43RL,43GR,43GLは書き込み画
像形成手段を、SLM40P,40S,40BP,40
BS,40RP,40RS,40GP,40GSは空間
光変調素子を、投射レンズ50は投射光学系を、ダイク
ロイックミラー30B,30R,30Gおよびクロスダ
イクロイックプリズム71は三色分離光学系ををそれぞ
れ構成する。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
偏光光学素子によって光源光から分離された二つの偏光
を読み出し光に用いて、それぞれ同一の投射画像をスク
リーン上に重ねて投射しているため、光源の利用効率が
向上し、より明るい投射画像を得ることができる。請求
項2の発明の投射装置では、三色分離光学系によって分
離された三原色光の各々に関して、各色光の二つの偏光
を用いてそれぞれ同一の投射画像をスクリーン上に重ね
て投射しているため、光源の利用効率が向上し、明るい
フルカラーの投射画像を得ることができる。請求項3の
発明の投射装置では、偏光光学素子で分離された一方の
偏光を用いて右目系の投射画像スクリーン上に形成し、
他方の偏光を用いて左目系の投射画像をスクリーン上に
重ねて投射しているため、明るい立体画像を容易に得る
ことができる。請求項4の発明の投射装置では、三色分
離光学系によって分離された三原色光の各々の偏光に関
して、一方の偏光を用いて右目系の投射画像スクリーン
上に形成し、他方の偏光を用いて左目系の投射画像をス
クリーン上に重ねて投射しているため、明るいフルカラ
ーの立体画像を容易に得ることができる。請求項5の発
明の投射装置では、偏光光学素子は、一対の光学部材を
張り合わせて一体としており、投射装置を小型にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による投射装置の第1実施例の概略構成
を示す図。
【図2】図1の偏光光学素子の詳細を説明する図。
【図3】本発明による投射装置の第2実施例の概略構成
を示す図。
【図4】本発明による投射装置の第3実施例の概略構成
を示す図。
【図5】本発明による投射装置の第4実施例の概略構成
を示す図。
【図6】図5の偏光光学素子の詳細を説明する図。
【図7】本発明による投射装置の第5実施例の概略構成
を示す図。
【図8】本発明による投射装置の第6実施例の概略構成
を示す図。
【図9】図8に示す第6実施例の変形例を示す図。
【図10】従来の投射装置の第1の例を示す図。
【図11】従来の投射装置の第2の例を示す図。
【符号の説明】
10 光源 11 コリメーションレンズ 20,22 偏光ビームスプリッター(PBS) 30B,30R,30G ダイクロイックミラー 40P,40S,40BP,40BS,40RP,40
RS,40GP,40GS 光書き込み型空間光変調素
子(SLM) 42P,42S,42BP,42BS,42RP,42
RS,42GP,42GS,43R,43L,43B
R,43BL,43RR,43RL,43GR,43G
L CRT 50 投射レンズ 60 スクリーン 71 クロスダイクロイックプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 9/31 C

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源光を二つの偏光に分離する偏光光学
    素子と、 前記二つの偏光に対応する書き込み画像をそれぞれ形成
    する書き込み画像形成手段と、 前記偏光光学素子からの前記二つの偏光を、前記書き込
    み画像形成手段により形成された前記書き込み画像に応
    じてそれぞれ変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子で変調されて前記偏光光学素子に入
    射する光の出射光のそれぞれをスクリーン上に投射する
    投射光学系とを備えることを特徴とする投射装置。
  2. 【請求項2】 光源光を二つの偏光に分離する偏光光学
    素子と、 前記偏光光学素子からの前記二つの偏光を三原色光にそ
    れぞれ分離する三色分離光学系と、 前記二つの偏光の各々について分離された三原色光のそ
    れぞれに対応して、書き込み画像をそれぞれ形成する書
    き込み画像形成手段と、 前記三色分離光学系からの前記三原色光を、前記書き込
    み画像形成手段により形成された前記書き込み画像に応
    じてそれぞれ変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子で変調されて前記偏光光学素子に入
    射する光の出射光のそれぞれをスクリーン上に投射する
    投射光学系とを備えることを特徴とする投射装置。
  3. 【請求項3】 光源光を二つの偏光に分離する偏光光学
    素子と、 前記二つの偏光の一方に対応して右目系の投射画像に対
    応する書き込み画像を、他方の偏光に対応して左目系の
    投射画像に対応する書き込み画像をそれぞれ形成する書
    き込み画像形成手段と、 前記偏光光学素子からの前記二つの偏光を、前記書き込
    み画像形成手段により形成された前記書き込み画像に応
    じてそれぞれ変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子で変調されて前記偏光光学素子に入
    射する光の出射光のそれぞれをスクリーン上に投射する
    投射光学系とを備えることを特徴とする投射装置。
  4. 【請求項4】 光源光を二つの偏光に分離する偏光光学
    素子と、 前記偏光光学素子からの前記二つの偏光を三原色光にそ
    れぞれ分離する三色分離光学系と、 前記二つの偏光の各々について分離された三原色光のそ
    れぞれに対応して、右目系の投射画像に対応する書き込
    み画像と、左目系の投射画像に対応する書き込み画像と
    をそれぞれ形成する書き込み画像形成手段と、 前記三色分離光学系からの前記三原色光を、前記書き込
    み画像形成手段により形成された前記書き込み画像に応
    じてそれぞれ変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子で変調されて前記偏光光学素子に入
    射する光の出射光のそれぞれをスクリーン上に投射する
    投射光学系とを備えることを特徴とする投射装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の投射装
    置において、 前記偏光光学素子は、断面形状が直角三角形の角柱であ
    って同一形状を有する一対の光学部材を、各光学部材の
    直交する二つの側面のいずれか一方の面同士を張り合わ
    せて一体とし、その張り合わせ部分に偏光分離部を形成
    したことを特徴とする投射装置。
JP6326198A 1994-08-25 1994-12-27 投射装置 Pending JPH08184930A (ja)

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