JPH08297283A - 液晶表示装置およびその光束分離方法 - Google Patents
液晶表示装置およびその光束分離方法Info
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- JPH08297283A JPH08297283A JP8067092A JP6709296A JPH08297283A JP H08297283 A JPH08297283 A JP H08297283A JP 8067092 A JP8067092 A JP 8067092A JP 6709296 A JP6709296 A JP 6709296A JP H08297283 A JPH08297283 A JP H08297283A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4005—Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane
- G01N2001/4016—Concentrating samples by transferring a selected component through a membrane being a selective membrane, e.g. dialysis or osmosis
Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏光ビームスプリッターのＳ偏光成分の反射
率が１００％となる領域が可視域全体をカバーし得ない
可能性があり、その場合には画像の輝度分布が乱れる。 【解決手段】 光源部１０、青−緑境界波長より短波長
側のＳ偏光成分を反射させる第１の偏光ビームスプリッ
ター２１、緑−赤境界波長より短波長側のＳ偏光成分を
反射させる第２の偏光ビームスプリッター２２、残りの
Ｓ偏光成分を反射させる第３の偏光ビームスプリッター
２３、偏光ビームスプリッター２１〜２３で反射された
Ｓ偏光成分を透過させる色成分用の液晶パネル３０，３
１，３２、Ｐ偏光成分を透過させる輝度用液晶パネル３
３を備えている。それぞれの液晶パネルを透過した光束
は、合成用偏光ビームスプリッター群４０により合成さ
れ、投影レンズ５１によりスクリーン５０上に投影され
る。
率が１００％となる領域が可視域全体をカバーし得ない
可能性があり、その場合には画像の輝度分布が乱れる。 【解決手段】 光源部１０、青−緑境界波長より短波長
側のＳ偏光成分を反射させる第１の偏光ビームスプリッ
ター２１、緑−赤境界波長より短波長側のＳ偏光成分を
反射させる第２の偏光ビームスプリッター２２、残りの
Ｓ偏光成分を反射させる第３の偏光ビームスプリッター
２３、偏光ビームスプリッター２１〜２３で反射された
Ｓ偏光成分を透過させる色成分用の液晶パネル３０，３
１，３２、Ｐ偏光成分を透過させる輝度用液晶パネル３
３を備えている。それぞれの液晶パネルを透過した光束
は、合成用偏光ビームスプリッター群４０により合成さ
れ、投影レンズ５１によりスクリーン５０上に投影され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、カラー映像を投
影する液晶表示装置、およびその光束分離方法に関す
る。
影する液晶表示装置、およびその光束分離方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のカラー液晶プロジェクターは、偏
光状態がランダムな白色光源からの光束をダイクロイッ
クミラーを用いてＢＧＲ(青、緑、赤)の３つの波長成分
に分解し、それぞれの色成分用の液晶パネルを透過させ
た後、これらを合成してスクリーンに投影するよう構成
されている。
光状態がランダムな白色光源からの光束をダイクロイッ
クミラーを用いてＢＧＲ(青、緑、赤)の３つの波長成分
に分解し、それぞれの色成分用の液晶パネルを透過させ
た後、これらを合成してスクリーンに投影するよう構成
されている。
【０００３】光源と液晶パネルとの間には、液晶パネル
に入射する光束の偏光方向を揃えるために偏光板が配置
されている。この偏光板による光損失のため、従来のプ
ロジェクターでは、スクリーンに投影される光量が最大
でも光源から発する全光量の半分となり、光源の光量と
比較してスクリーンが暗いという問題があった。
に入射する光束の偏光方向を揃えるために偏光板が配置
されている。この偏光板による光損失のため、従来のプ
ロジェクターでは、スクリーンに投影される光量が最大
でも光源から発する全光量の半分となり、光源の光量と
比較してスクリーンが暗いという問題があった。
【０００４】これに対して近時、光源の光量のほぼ全て
をスクリーンに到達させる方式の液晶プロジェクターが
提案されている。
をスクリーンに到達させる方式の液晶プロジェクターが
提案されている。
【０００５】この方式では、図４に示すように、光源１
から発した光束を偏光ビームスプリッター２に入射さ
せ、これを透過したＰ偏光成分を輝度用液晶パネル３ａ
に入射させ、反射されたＳ偏光成分をダイクロイックミ
ラー４ａ，４ｂにより色分解してそれぞれ赤、緑、青色
用の液晶パネル３ｂ，３ｃ，３ｄに入射させる。各液晶
パネルを透過した光束は、再度ダイクロイックミラー５
ａ，５ｂ、偏光ビームスプリッター６により合成され、
投影レンズ７を介してスクリーン８に投影される。
から発した光束を偏光ビームスプリッター２に入射さ
せ、これを透過したＰ偏光成分を輝度用液晶パネル３ａ
に入射させ、反射されたＳ偏光成分をダイクロイックミ
ラー４ａ，４ｂにより色分解してそれぞれ赤、緑、青色
用の液晶パネル３ｂ，３ｃ，３ｄに入射させる。各液晶
パネルを透過した光束は、再度ダイクロイックミラー５
ａ，５ｂ、偏光ビームスプリッター６により合成され、
投影レンズ７を介してスクリーン８に投影される。
【０００６】上記の構成では、偏光ビームスプリッター
２には、透過光、反射光が共に白色光となるように、Ｓ
偏光成分については図５に示すように可視域全体に亙っ
て反射率がほぼ１００％となるような反射特性が要求さ
れる。
２には、透過光、反射光が共に白色光となるように、Ｓ
偏光成分については図５に示すように可視域全体に亙っ
て反射率がほぼ１００％となるような反射特性が要求さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏光ビ
ームスプリッターに図５に示したような理想的な分光反
射特性を持たせることはコート設計上困難であるため、
実際には反射率１００％となる領域が可視域全体をカバ
ーし得ない可能性がある。可視域のＳ偏光成分が偏光ビ
ームスプリッターを透過して輝度用液晶パネルに入射す
ると、本来入射すべきＰ偏光成分とは明暗が反転した光
束として投影されるため、投影される画像の輝度分布が
乱れる可能性がある。
ームスプリッターに図５に示したような理想的な分光反
射特性を持たせることはコート設計上困難であるため、
実際には反射率１００％となる領域が可視域全体をカバ
ーし得ない可能性がある。可視域のＳ偏光成分が偏光ビ
ームスプリッターを透過して輝度用液晶パネルに入射す
ると、本来入射すべきＰ偏光成分とは明暗が反転した光
束として投影されるため、投影される画像の輝度分布が
乱れる可能性がある。
【０００８】また、仮に偏光ビームスプリッターに理想
的な分光特性を持たせることができたとしても、このよ
うな性能を得るためには偏光分離膜の設計および製造に
高度の技術が必要となるため、偏光ビームスプリッター
の製造コストがかなり高価となり、液晶プロジェクター
全体のコストが高騰するという問題がある。
的な分光特性を持たせることができたとしても、このよ
うな性能を得るためには偏光分離膜の設計および製造に
高度の技術が必要となるため、偏光ビームスプリッター
の製造コストがかなり高価となり、液晶プロジェクター
全体のコストが高騰するという問題がある。
【０００９】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、光源の光量のほぼ全てを利用
する方式を採用しつつ、安定した画像を得ることがで
き、かつ、安価な偏光ビームスプリッターを用いること
ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、光源の光量のほぼ全てを利用
する方式を採用しつつ、安定した画像を得ることがで
き、かつ、安価な偏光ビームスプリッターを用いること
ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる液晶表
示装置は、上記の目的を達成させるため、偏光状態がラ
ンダムな白色光源と、光源から発した光束のうちの赤色
成分、あるいは青色成分を反射させる分光反射特性を持
つ第１の偏光ビームスプリッター、および第１の偏光ビ
ームスプリッターを透過した光束を色分解する波長選択
性を有する第２、第３の偏光ビームスプリッターが光源
側から順に配列して構成される分離用偏光ビームスプリ
ッター群と、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ
ーで反射された第１の直線偏光成分を透過させる色成分
用の３つの液晶パネルと、第１、第２、第３の偏光ビー
ムスプリッターを透過した第２の直線偏光成分を透過さ
せる輝度用の液晶パネルとを備えることを特徴とする。
示装置は、上記の目的を達成させるため、偏光状態がラ
ンダムな白色光源と、光源から発した光束のうちの赤色
成分、あるいは青色成分を反射させる分光反射特性を持
つ第１の偏光ビームスプリッター、および第１の偏光ビ
ームスプリッターを透過した光束を色分解する波長選択
性を有する第２、第３の偏光ビームスプリッターが光源
側から順に配列して構成される分離用偏光ビームスプリ
ッター群と、第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ
ーで反射された第１の直線偏光成分を透過させる色成分
用の３つの液晶パネルと、第１、第２、第３の偏光ビー
ムスプリッターを透過した第２の直線偏光成分を透過さ
せる輝度用の液晶パネルとを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる液晶表示
装置を液晶プロジェクターとして用いた実施形態を２例
説明する。
装置を液晶プロジェクターとして用いた実施形態を２例
説明する。
【００１２】図１は、第１の実施形態にかかる液晶プロ
ジェクターの光学系の構成を示す説明図である。第１の
実施形態の液晶プロジェクターは、偏光状態がランダム
な白色光を発する光源部１０、光源部１０からの光束を
色分解する分離用偏光ビームスプリッター群２０、分離
用偏光ビームスプリッター群２０で反射された第１の直
線偏光成分を透過させる色成分用の３つの液晶パネル３
０，３１，３２、分離用偏光ビームスプリッター群２０
を透過した第２の直線偏光成分を透過させる輝度用液晶
パネル３３、それぞれの液晶パネルを透過した光束を合
成する合成用偏光ビームスプリッター群４０、合成され
た光束をスクリーン５０上に投影する投影光学系として
の投影レンズ５１を備えている。
ジェクターの光学系の構成を示す説明図である。第１の
実施形態の液晶プロジェクターは、偏光状態がランダム
な白色光を発する光源部１０、光源部１０からの光束を
色分解する分離用偏光ビームスプリッター群２０、分離
用偏光ビームスプリッター群２０で反射された第１の直
線偏光成分を透過させる色成分用の３つの液晶パネル３
０，３１，３２、分離用偏光ビームスプリッター群２０
を透過した第２の直線偏光成分を透過させる輝度用液晶
パネル３３、それぞれの液晶パネルを透過した光束を合
成する合成用偏光ビームスプリッター群４０、合成され
た光束をスクリーン５０上に投影する投影光学系として
の投影レンズ５１を備えている。
【００１３】第１の直線偏光成分と、第２の直線偏光成
分とは、電界ベクトルの振動方向が互いに直交する直線
偏光成分である。この例では、各偏光ビームスプリッタ
ーの偏光分離面の入射面に対し、第１の直線偏光成分は
振動面が直交する成分(Ｓ偏光成分)、第２の直線偏光は
振動面が平行な成分(Ｐ偏光成分)となる。
分とは、電界ベクトルの振動方向が互いに直交する直線
偏光成分である。この例では、各偏光ビームスプリッタ
ーの偏光分離面の入射面に対し、第１の直線偏光成分は
振動面が直交する成分(Ｓ偏光成分)、第２の直線偏光は
振動面が平行な成分(Ｐ偏光成分)となる。
【００１４】光源部１０は、キセノンランプ等の偏光状
態がランダムな白色光を発する光源１１と、この光源１
１から発した光束を一方側へ反射させる凹面鏡１２とか
ら構成される。
態がランダムな白色光を発する光源１１と、この光源１
１から発した光束を一方側へ反射させる凹面鏡１２とか
ら構成される。
【００１５】分離用偏光ビームスプリッター群２０は、
光分離手段としてキューブプリズム型の３つの偏光ビー
ムスプリッターを備えている。これらは光源側から順
に、青色成分と緑色成分との境界となる青−緑境界波長
λ1(第１の境界波長)より短波長側のＳ偏光成分を反射
させる第１の偏光ビームスプリッター２１、緑色成分と
赤色成分との境界となる緑−赤境界波長λ2(第２の境界
波長)より短波長側のＳ偏光成分を反射させる第２の偏
光ビームスプリッター２２、第１、第２の偏光ビームス
プリッターを透過した残りのＳ偏光成分を反射させる第
３の偏光ビームスプリッター２３である。
光分離手段としてキューブプリズム型の３つの偏光ビー
ムスプリッターを備えている。これらは光源側から順
に、青色成分と緑色成分との境界となる青−緑境界波長
λ1(第１の境界波長)より短波長側のＳ偏光成分を反射
させる第１の偏光ビームスプリッター２１、緑色成分と
赤色成分との境界となる緑−赤境界波長λ2(第２の境界
波長)より短波長側のＳ偏光成分を反射させる第２の偏
光ビームスプリッター２２、第１、第２の偏光ビームス
プリッターを透過した残りのＳ偏光成分を反射させる第
３の偏光ビームスプリッター２３である。
【００１６】第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ
ー２１，２２，２３の分光反射特性は、それぞれ図２の
(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)に示されている。青−緑境界波長λ1
は、例えば５００ｎｍであり、緑−赤境界波長λ2は、
例えば６００ｎｍである。
ー２１，２２，２３の分光反射特性は、それぞれ図２の
(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)に示されている。青−緑境界波長λ1
は、例えば５００ｎｍであり、緑−赤境界波長λ2は、
例えば６００ｎｍである。
【００１７】光源部１０から発した光束は、第１の偏光
ビームスプリッター２１に入射し、青色成分の波長域の
Ｓ偏光が反射されると共に、緑、赤色成分のＳ偏光とＰ
偏光とが透過する。次に、第２の偏光ビームスプリッタ
ー２２に入射すると、緑色成分のＳ偏光が反射され、赤
色成分のＳ偏光とＰ偏光とが透過する。第３の偏光ビー
ムスプリッター２３では、赤色成分のＳ偏光が反射さ
れ、Ｐ偏光が透過する。
ビームスプリッター２１に入射し、青色成分の波長域の
Ｓ偏光が反射されると共に、緑、赤色成分のＳ偏光とＰ
偏光とが透過する。次に、第２の偏光ビームスプリッタ
ー２２に入射すると、緑色成分のＳ偏光が反射され、赤
色成分のＳ偏光とＰ偏光とが透過する。第３の偏光ビー
ムスプリッター２３では、赤色成分のＳ偏光が反射さ
れ、Ｐ偏光が透過する。
【００１８】なお、偏光ビームスプリッターの透過率
は、Ｐ偏光に関しては波長による偏りはなく、可視域の
全波長成分が透過する。また、偏光分離特性を最大にす
るためには、偏光分離面に対する光束の入射角をブリュ
ースター角付近に設定すると、偏光分離膜の設計、製造
が容易となる。この例では、キューブ型の偏光ビームス
プリッターを使用しているため、偏光分離膜の前後の媒
質の屈折率はほぼ等しく、ブリュースター角は約４５°
となる。そこで、光束は入射角４５°で偏光分離面に入
射するよう構成されている。
は、Ｐ偏光に関しては波長による偏りはなく、可視域の
全波長成分が透過する。また、偏光分離特性を最大にす
るためには、偏光分離面に対する光束の入射角をブリュ
ースター角付近に設定すると、偏光分離膜の設計、製造
が容易となる。この例では、キューブ型の偏光ビームス
プリッターを使用しているため、偏光分離膜の前後の媒
質の屈折率はほぼ等しく、ブリュースター角は約４５°
となる。そこで、光束は入射角４５°で偏光分離面に入
射するよう構成されている。
【００１９】色成分用の液晶パネルは、第１の偏光ビー
ムスプリッター２１で反射された光束を透過させる青色
成分用液晶パネル３０、第２の偏光ビームスプリッター
２２で反射された光束を透過させる緑色成分用液晶パネ
ル３１、第３の偏光ビームスプリッターで反射された光
束を透過させる赤色成分用液晶パネル３２である。
ムスプリッター２１で反射された光束を透過させる青色
成分用液晶パネル３０、第２の偏光ビームスプリッター
２２で反射された光束を透過させる緑色成分用液晶パネ
ル３１、第３の偏光ビームスプリッターで反射された光
束を透過させる赤色成分用液晶パネル３２である。
【００２０】また、輝度用液晶パネル３３は、第３の偏
光ビームスプリッター２３を透過してミラー２４で反射
されたＰ偏光を透過させる。これらの液晶パネル３０〜
３３は、投影レンズ５１からの光路長が等しくなるよう
配置されている。
光ビームスプリッター２３を透過してミラー２４で反射
されたＰ偏光を透過させる。これらの液晶パネル３０〜
３３は、投影レンズ５１からの光路長が等しくなるよう
配置されている。
【００２１】それぞれの液晶パネルを透過した光束は、
合成用偏光ビームスプリッター群４０で合成される。合
成用偏光ビームスプリッター群４０は、分離用偏光ビー
ムスプリッター群２０と同一の構成であり、青色成分の
Ｓ偏光を反射させる第４の偏光ビームスプリッター４１
と、緑色成分のＳ偏光を反射させる第５の偏光ビームス
プリッター４２と、赤色成分のＳ偏光を反射させる第６
の偏光ビームスプリッター４３とを有する。
合成用偏光ビームスプリッター群４０で合成される。合
成用偏光ビームスプリッター群４０は、分離用偏光ビー
ムスプリッター群２０と同一の構成であり、青色成分の
Ｓ偏光を反射させる第４の偏光ビームスプリッター４１
と、緑色成分のＳ偏光を反射させる第５の偏光ビームス
プリッター４２と、赤色成分のＳ偏光を反射させる第６
の偏光ビームスプリッター４３とを有する。
【００２２】ミラー４４で反射された輝度用の光束は、
偏光ビームスプリッター４１，４２，４３を透過して各
色成分の光束と合成され、投影レンズ５１を介してスク
リーン５０上に投影され、スクリーン５０上にカラー画
像が形成される。
偏光ビームスプリッター４１，４２，４３を透過して各
色成分の光束と合成され、投影レンズ５１を介してスク
リーン５０上に投影され、スクリーン５０上にカラー画
像が形成される。
【００２３】上記の構成によれば、光源から発した光束
はそのほぼ全てがスクリーンに達することとなり、スク
リーン上の画像の輝度が高く、明るい部屋の中でも視認
性のよい画像を投影することができる。
はそのほぼ全てがスクリーンに達することとなり、スク
リーン上の画像の輝度が高く、明るい部屋の中でも視認
性のよい画像を投影することができる。
【００２４】以下の表１は、偏光ビームスプリッターの
分光反射率の組み合わせを示す。表中、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3
は、それぞれ第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ
ーにより反射されるＳ偏光の波長域、λ1は青−緑境界
波長、λ2は緑−赤境界波長を示す。第１の実施形態で
の組み合わせは(１)であるが、他にも(２)〜(４)の組み
合わせが可能である。
分光反射率の組み合わせを示す。表中、Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3
は、それぞれ第１、第２、第３の偏光ビームスプリッタ
ーにより反射されるＳ偏光の波長域、λ1は青−緑境界
波長、λ2は緑−赤境界波長を示す。第１の実施形態で
の組み合わせは(１)であるが、他にも(２)〜(４)の組み
合わせが可能である。
【００２５】
【表１】 (１) (２) (３) (４) Ｗ1≦λ1(青) Ｗ1≦λ1(青) Ｗ1≧λ2(赤) Ｗ1≧λ2(赤) Ｗ2≦λ2(緑) Ｗ2≧λ2(赤) Ｗ2≦λ1(青) Ｗ2≧λ1(緑) Ｗ3(赤) Ｗ3(緑) Ｗ3(緑) Ｗ3(青)
【００２６】なお、理論的には緑色成分のみを反射させ
る偏光ビームスプリッターを最も光源側に配置すること
も可能であるが、波長域として中間となる緑色成分を選
択するためには、分光反射特性のバンド幅を調整して、
青−緑境界波長λ1と緑−赤境界波長λ2との両側のエッ
ジを正確に定める必要がある。しかしながら、分光反射
特性のバンド幅を調整することは、薄膜技術としては難
易度が高く、従来技術で述べた可視域で平坦な反射特性
を持つ素子ほどではないにしても、かなりコストがかか
る。
る偏光ビームスプリッターを最も光源側に配置すること
も可能であるが、波長域として中間となる緑色成分を選
択するためには、分光反射特性のバンド幅を調整して、
青−緑境界波長λ1と緑−赤境界波長λ2との両側のエッ
ジを正確に定める必要がある。しかしながら、分光反射
特性のバンド幅を調整することは、薄膜技術としては難
易度が高く、従来技術で述べた可視域で平坦な反射特性
を持つ素子ほどではないにしても、かなりコストがかか
る。
【００２７】このため、この発明では、最も光源側に、
緑色成分以外の波長域、すなわち、青色成分あるいは赤
色成分を反射させるビームスプリッターを配置してい
る。青色成分を反射させるためには、青−緑境界波長の
エッジさえ正確であれば、短波長側は可視域をカバーし
さえすれば紫外域まで反射させてもよいし、反対に赤色
成分を反射させるためには、緑−赤境界波長のエッジさ
え正確であれば、長波長側は可視域をカバーしさえすれ
ば赤外域まで反射させてもよい。
緑色成分以外の波長域、すなわち、青色成分あるいは赤
色成分を反射させるビームスプリッターを配置してい
る。青色成分を反射させるためには、青−緑境界波長の
エッジさえ正確であれば、短波長側は可視域をカバーし
さえすれば紫外域まで反射させてもよいし、反対に赤色
成分を反射させるためには、緑−赤境界波長のエッジさ
え正確であれば、長波長側は可視域をカバーしさえすれ
ば赤外域まで反射させてもよい。
【００２８】また、最も光源側に上記の青色成分あるい
は赤色成分を反射させる第１の偏光ビームスプリッター
を設けることにより、第２の偏光ビームスプリッターは
残りの２成分を分離すれば足りるため、正確さが要求れ
るのは分離される両成分の境界波長のみとなる。
は赤色成分を反射させる第１の偏光ビームスプリッター
を設けることにより、第２の偏光ビームスプリッターは
残りの２成分を分離すれば足りるため、正確さが要求れ
るのは分離される両成分の境界波長のみとなる。
【００２９】実施形態で用いられるように、正確さが要
求されるのが分光反射特性の一方側のエッジのみである
偏光ビームスプリッターは、コート設計、製造技術が容
易であり、かつ、安定した性能を発揮させることができ
る。したがって、技術的に困難な膜構成を用いた従来例
と比較すると、不完全な偏光分離による画像の乱れが発
生する可能性を低い。
求されるのが分光反射特性の一方側のエッジのみである
偏光ビームスプリッターは、コート設計、製造技術が容
易であり、かつ、安定した性能を発揮させることができ
る。したがって、技術的に困難な膜構成を用いた従来例
と比較すると、不完全な偏光分離による画像の乱れが発
生する可能性を低い。
【００３０】また、図４の光学系は偏光分離と色分解と
のためにかなり高価な偏光ビームスプリッター２つと安
価なダイクロイックミラー４枚とを用いるのに対し、第
１の実施形態の光学系はダイクロイックミラーよりわず
かに高価な偏光ビームスプリッター６つを用いており、
総合的にみると、第１の実施形態の光学系の方がより安
価に構成することができる。
のためにかなり高価な偏光ビームスプリッター２つと安
価なダイクロイックミラー４枚とを用いるのに対し、第
１の実施形態の光学系はダイクロイックミラーよりわず
かに高価な偏光ビームスプリッター６つを用いており、
総合的にみると、第１の実施形態の光学系の方がより安
価に構成することができる。
【００３１】図３は、この発明にかかる液晶プロジェク
ターの第２の実施形態の光学系を示す説明図である。第
２の実施形態では、第１の実施形態のキューブ型の偏光
ビームスプリッターに代えて平面型の偏光ビームスプリ
ッターを用いている。
ターの第２の実施形態の光学系を示す説明図である。第
２の実施形態では、第１の実施形態のキューブ型の偏光
ビームスプリッターに代えて平面型の偏光ビームスプリ
ッターを用いている。
【００３２】光源部１０から発した偏光状態がランダム
な白色の光束は、分離用偏光ビームスプリッター群２０
により色分解され、第１の偏光ビームスプリッター２１
では赤色成分のＳ偏光、第２の偏光ビームスプリッター
２２では青色成分のＳ偏光、第３の偏光ビームスプリッ
ターでは残りの緑色成分のＳ偏光が反射される。
な白色の光束は、分離用偏光ビームスプリッター群２０
により色分解され、第１の偏光ビームスプリッター２１
では赤色成分のＳ偏光、第２の偏光ビームスプリッター
２２では青色成分のＳ偏光、第３の偏光ビームスプリッ
ターでは残りの緑色成分のＳ偏光が反射される。
【００３３】平面型の偏光ビームスプリッターを用いる
場合、偏光分離面前の媒質が空気であるため、偏光分離
面の前後の媒質の屈折率比は１：１．４から１：２．０
程度となる。したがって、ブリュースター角は５５°〜
６３°程度となる。そこで、第２の実施形態では、各偏
光ビームスプリッターに対する光束の入射角度が６０°
となるよう構成している。
場合、偏光分離面前の媒質が空気であるため、偏光分離
面の前後の媒質の屈折率比は１：１．４から１：２．０
程度となる。したがって、ブリュースター角は５５°〜
６３°程度となる。そこで、第２の実施形態では、各偏
光ビームスプリッターに対する光束の入射角度が６０°
となるよう構成している。
【００３４】分離用偏光ビームスプリッター群２０で反
射されたＳ偏光成分は、それぞれ赤色成分用の液晶パネ
ル３０、青色成分用の液晶パネル３１、緑色成分用の液
晶パネル３２を透過する。分離用偏光ビームスプリッタ
ー群２０を透過したＰ偏光は、ミラー２４で反射され、
輝度用液晶パネル３３を透過する。
射されたＳ偏光成分は、それぞれ赤色成分用の液晶パネ
ル３０、青色成分用の液晶パネル３１、緑色成分用の液
晶パネル３２を透過する。分離用偏光ビームスプリッタ
ー群２０を透過したＰ偏光は、ミラー２４で反射され、
輝度用液晶パネル３３を透過する。
【００３５】それぞれの液晶パネルを透過した光束は、
合成用偏光ビームスプリッター群４０の各偏光ビームス
プリッター４１，４２，４３により合成され、投影レン
ズ５１を介してスクリーン５０上に投影される。
合成用偏光ビームスプリッター群４０の各偏光ビームス
プリッター４１，４２，４３により合成され、投影レン
ズ５１を介してスクリーン５０上に投影される。
【００３６】第２の実施形態においても、比較的製造が
容易な分光反射率を持つ偏光ビームスプリッターを用い
ることにより、Ｓ偏光とＰ偏光とを正確に分離すること
ができ、投影される画像の乱れを防ぐことができる。ま
た、光源部側の光軸と投影レンズ側の光軸とを交差させ
ることにより、Ｐ偏光を反射させるためのミラーを１枚
にすることができ、第１の実施形態より部品点数を削減
することができる。
容易な分光反射率を持つ偏光ビームスプリッターを用い
ることにより、Ｓ偏光とＰ偏光とを正確に分離すること
ができ、投影される画像の乱れを防ぐことができる。ま
た、光源部側の光軸と投影レンズ側の光軸とを交差させ
ることにより、Ｐ偏光を反射させるためのミラーを１枚
にすることができ、第１の実施形態より部品点数を削減
することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光源からの光束を効率よくスクリーン上に投影する
ことができ、視認性のよい画像を得ることができる。ま
た、コート設計、製造技術が容易で、性能が安定した偏
光ビームスプリッターを用いて光学系を構成することが
できるため、技術的に困難で高価な白色用偏光ビームス
プリッターを用いた従来例と比較すると、不完全な偏光
分離による画像の乱れが発生する可能性を低く抑えるこ
とができると共に、光学系全体のコストを低く抑えるこ
とができる。
ば、光源からの光束を効率よくスクリーン上に投影する
ことができ、視認性のよい画像を得ることができる。ま
た、コート設計、製造技術が容易で、性能が安定した偏
光ビームスプリッターを用いて光学系を構成することが
できるため、技術的に困難で高価な白色用偏光ビームス
プリッターを用いた従来例と比較すると、不完全な偏光
分離による画像の乱れが発生する可能性を低く抑えるこ
とができると共に、光学系全体のコストを低く抑えるこ
とができる。
【図１】 この発明の第１の実施形態にかかる液晶プロ
ジェクターの光学系を示す説明図である。
ジェクターの光学系を示す説明図である。
【図２】 第１の実施形態の光学系に用いられる偏光ビ
ームスプリッターの分光反射率を示すグラフである。
ームスプリッターの分光反射率を示すグラフである。
【図３】 この発明の第２の実施形態にかかる液晶プロ
ジェクターの光学系を示す説明図である。
ジェクターの光学系を示す説明図である。
【図４】 従来の液晶プロジェクターの光学系を示す説
明図である。
明図である。
【図５】 従来例の光学系に用いられる偏光ビームスプ
リッターの分光反射率を示すグラフである。
リッターの分光反射率を示すグラフである。
１０ 光源部 １１ 光源 １２ 凹面鏡 ２０ 分離用偏光ビームスプリッター群 ２１，２２，２３ 偏光ビームスプリッター ２４ ミラー ３０，３１，３２ 色成分用液晶パネル ３３ 輝度用液晶パネル ４０ 合成用偏光ビームスプリッター群 ４１，４２，４３ 偏光ビームスプリッター ４４ ミラー ５０ スクリーン ５１ 投影レンズ
Claims (17)
- 【請求項１】偏光状態がランダムな白色光源と、 前記光源から発した光束のうちの赤色、あるいは青色の
第１の直線偏光成分を反射させる分光反射特性を持つ第
１の偏光ビームスプリッター、および該第１の偏光ビー
ムスプリッターを透過した光束を色分解する波長選択性
を有し、前記第１の直線偏光成分を反射させる第２、第
３の偏光ビームスプリッターが前記光源側から順に配列
して構成される分離用偏光ビームスプリッター群と、 前記第１、第２、第３の偏光ビームスプリッターで反射
された前記第１の直線偏光成分を透過させる各色成分用
の３つの液晶パネルと、 前記第１、第２、第３の偏光ビームスプリッターを透過
した、前記第１の直線偏光とは電界ベクトルの振動方向
が直交する第２の直線偏光成分を透過させる輝度用の液
晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】前記分離用偏光ビームスプリッター群と同
一の特性を有する３つの偏光ビームスプリッターから構
成され、前記各液晶パネルを透過した光束を合成する合
成用偏光ビームスプリッター群をさらに備えることを特
徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】前記合成用偏光ビームスプリッター群によ
り合成された光束をスクリーンに投影する投影光学系を
さらに備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表
示装置。 - 【請求項４】前記第１の偏光ビームスプリッターは、青
色成分と緑色成分との境界となる青−緑境界波長より短
波長側の前記第１の直線偏光成分を反射させる分光反射
特性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示装置。 - 【請求項５】前記第２の偏光ビームスプリッターは、緑
色成分と赤色成分との境界となる緑−赤境界波長より短
波長側の前記第１の直線偏光成分を反射させる分光反射
特性を有し、前記第３の偏光ビームスプリッターは、前
記第１、第２の偏光ビームスプリッターを透過した第１
の直線偏光成分を反射させる分光反射特性を有すること
を特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。 - 【請求項６】前記第２の偏光ビームスプリッターは、緑
色成分と赤色成分との境界となる緑−赤境界波長より長
波長側の第１の直線偏光成分を反射させる分光反射特性
を有し、前記第３の偏光ビームスプリッターは、前記第
１、第２の偏光ビームスプリッターを透過した第１の直
線偏光成分を反射させる分光反射特性を有することを特
徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。 - 【請求項７】前記第１の偏光ビームスプリッターは、緑
色成分と赤色成分との境界となる緑−赤境界波長より長
波長側の第１の直線偏光成分を反射させる分光反射特性
を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項８】前記第２の偏光ビームスプリッターは、青
色成分と緑色成分との境界となる青−緑境界波長より短
波長側の第１の直線偏光成分を反射させる分光反射特性
を有し、前記第３の偏光ビームスプリッターは、前記第
１、第２の偏光ビームスプリッターを透過した第１の直
線偏光成分を反射させる分光反射特性を有することを特
徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。 - 【請求項９】前記第２の偏光ビームスプリッターは、青
色成分と緑色成分との境界となる青−緑境界波長より長
波長側の第１の直線偏光成分を反射させる分光反射特性
を有し、前記第３の偏光ビームスプリッターは、前記第
１、第２の偏光ビームスプリッターを透過した第１の直
線偏光成分を反射させる分光反射特性を有することを特
徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１０】偏光状態がランダムな白色光源と、 該光源から発する光束のうちの青色成分と緑色成分との
境界となる青−緑境界波長より短波長側、若しくは緑色
成分と赤色成分との境界となる緑−赤境界波長より長波
長側の第１の直線偏光成分を反射させる第１の偏光ビー
ムスプリッターと、 前記第１のビームスプリッターが前記青−緑境界波長よ
り短波長側の成分を反射させる場合には、前記緑−赤境
界波長より短波長側、若しくは長波長側の第１の直線偏
光成分を反射させ、前記第１のビームスプリッターが前
記緑−赤境界波長より長波長側の成分を反射させる場合
には、前記青−緑境界波長より短波長側、若しくは長波
長側の第１の直線偏光成分を反射させる第２の偏光ビー
ムスプリッターと、 前記第２の偏光ビームスプリッターを透過した残りの第
１の直線偏光成分を反射させる第３の偏光ビームスプリ
ッターと、 前記第１、第２、第３の偏光ビームスプリッターで反射
された第１の直線偏光成分を透過させる第１、第２、第
３の色成分用液晶パネルと、 前記第３の偏光ビームスプリッターを透過した前記第１
の直線偏光とは電界ベクトルの振動方向が直交する第２
の直線偏光成分を透過させる輝度用液晶パネルとを備
え、各液晶パネルを透過した４つの光束を合成してスク
リーン上に投影することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項１１】偏光状態がランダムな光源から発する光
束を偏光分離し、一方の偏光成分を色分解して色成分用
液晶パネルを透過させ、他方の偏光成分を輝度用液晶パ
ネルを透過させ、各透過光束を合成してスクリーンに投
影する液晶表示装置の光束分離方法において、 前記光源から発する光束のうちの青色成分と緑色成分と
の境界となる青−緑境界波長より短波長側、若しくは緑
色成分と赤色成分との境界となる緑−赤境界波長より長
波長側の第１の直線偏光成分を分離する第１ステップ
と、 前記第１ステップで前記青−緑境界波長より短波長側の
成分を分離する場合には、前記緑−赤境界波長より短波
長側、若しくは長波長側の第１の直線偏光成分を分離
し、第１ステップで前記緑−赤境界波長より長波長側の
成分を分離する場合には、前記青−緑境界波長より短波
長側、若しくは長波長側の第１の直線偏光成分を分離す
る第２ステップと、 前記第２の偏光ビームスプリッターを透過した残りの第
１の直線偏光成分を分離する第３ステップとからなるこ
とを特徴とする液晶表示装置の光束分離方法。 - 【請求項１２】偏光状態がランダムな白色光源と、 第１の色成分を反射する波長選択性を有すると共に、第
１の直線偏光成分を反射させる偏光分離特性を有し、前
記光源から入射する光束の一部を反射させる第１の光分
離手段と、 第２の色成分を反射する波長選択性を有すると共に、第
１の直線偏光成分を反射させる偏光分離特性を有し、前
記光源から発して前記第１の光分離手段を透過した光束
の一部を反射させる第２の光分離手段と、 第１の直線偏光成分を反射させる偏光分離特性を有し、
前記光源から発して前記第１、第２の光分離手段を透過
した光束の一部を反射させる第３の光分離手段と、 前記第１、第２、第３の光分離手段で反射された前記第
１の直線偏光成分を透過させる各色成分用の３つの液晶
パネルと、 前記第１、第２、第３の光分離手段を透過した前記第１
の直線偏光とは電界ベクトルの振動方向が直交する第２
の直線偏光成分を透過させる輝度用の液晶パネルとを備
えることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項１３】前記第１、第２の光分離手段は、第１の
境界波長と、第１の境界波長より長波長の第２の境界波
長とにより前記光源から入射する光束を３つの色成分に
分離することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示
装置。 - 【請求項１４】前記第１の光分離手段は、前記第１の境
界波長より波長が短い色成分を反射させる波長選択性を
有し、前記第２の光分離手段は、前記第２の境界波長よ
り波長が長い色成分を反射させる波長選択性を有するこ
とを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１５】前記第１の光分離手段は、前記第１の境
界波長より波長が短い色成分を反射させる波長選択性を
有し、前記第２の光分離手段は、前記第２の境界波長よ
り波長が短い色成分を反射させる波長選択性を有するこ
とを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１６】前記第１の光分離手段は、前記第２の境
界波長より波長が長い色成分を反射させる波長選択性を
有し、前記第２の光分離手段は、前記第１の境界波長よ
り波長が長い色成分を反射させる波長選択性を有するこ
とを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１７】前記第１の光分離手段は、前記第２の境
界波長より波長が長い色成分を反射させる波長選択性を
有し、前記第２の光分離手段は、前記第１の境界波長よ
り波長が短い色成分を反射させる波長選択性を有するこ
とを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06709296A JP3417757B2 (ja) | 1995-02-28 | 1996-02-28 | 液晶表示装置およびその光束分離方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6486695 | 1995-02-28 | ||
| JP7-64866 | 1995-02-28 | ||
| JP06709296A JP3417757B2 (ja) | 1995-02-28 | 1996-02-28 | 液晶表示装置およびその光束分離方法 |
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|---|---|
| JPH08297283A true JPH08297283A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3417757B2 JP3417757B2 (ja) | 2003-06-16 |
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ID=13270515
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|---|---|---|---|
| JP06709296A Expired - Fee Related JP3417757B2 (ja) | 1995-02-28 | 1996-02-28 | 液晶表示装置およびその光束分離方法 |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE19607510C2 (ja) |
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1996
- 1996-02-28 JP JP06709296A patent/JP3417757B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-28 DE DE19607510A patent/DE19607510C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1997-02-13 US US08/800,151 patent/US5812223A/en not_active Expired - Fee Related
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