JPH10268234A - 偏光色分解合成装置 - Google Patents

偏光色分解合成装置

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JPH10268234A
JPH10268234A JP9091372A JP9137297A JPH10268234A JP H10268234 A JPH10268234 A JP H10268234A JP 9091372 A JP9091372 A JP 9091372A JP 9137297 A JP9137297 A JP 9137297A JP H10268234 A JPH10268234 A JP H10268234A
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JP
Japan
Prior art keywords
polarized light
light
beam splitter
wavelength band
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP9091372A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokushige Matsushita
徳繁 松下
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JIOMATETSUKU KK
Original Assignee
JIOMATETSUKU KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光ビームスプリッターと垂直入射のダイク
ロイックフィルターを組合せ、白色光 の色分解と色合
成を高精度に、かつ小型でコンパクトに構成する。 【構成】 光源2の可視域光のP偏光を透過しS偏光を
反射する第1のビームスプリッター3と、R(B)帯と
G帯のS偏光を反射し、B(R)帯とG帯のP偏光を透
過する第2のビームスプリッター4と、R(B)帯以外
を反射する第1のダイクロイックフィルター51と、G
帯を反射する第2のダイクロイックフィルター61と、
λ/4位相差板50、52、60、62と、R、G、B
各色帯の反射型液晶ライトバルブ5、6、7で構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光源からの光を三原色に
色分解し、反射型液晶ライトバルブを照明し、三原色毎
に変調された画像を合成し、スクリーン上に拡大表示す
る投写型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】反射型液晶ライトバルブを用いた投写型
表示装置の光学系としては、4個の三角プリズムの90度
の角を内側にダイクロイック膜を挟んで貼り合わせたも
ので色分解及び色合成するものや、ダイクロイックミラ
ーを複数枚使用して色分解及び色合成するもの及び2種
の偏光成分波に分離する偏光ビームスプリッターと内側
にダイクロイック膜を挟んで貼り合わせたプリズムを使
用して色分解及び色合成するが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】4個の三角プリズムを
使用したものは、コンパクトな配置となり、画像の反射
面の面精度も高くできる反面、ダイクロイック膜のP偏
光の特性とS偏光の特性の差が大きく、波長毎に位相差
のばらつきが生じ、かつ入射角度のばらつきに対してカ
ット波長が変化し色度に影響し、貼り合わせの精度が非
常に高いものを要求される。又各色の帯域が垂直入射で
ないダイクロイックプリズムのため、偏光への影響が大
きい。入射角度変化に対しても波長変化への影響が大き
い。
【0004】ダイクロイックミラーを使用したものは、
コスト面では優れているものの、画像の反射面の面精度
を保つためにガラス基板の板厚を増すと色収差が大きく
なり、波長毎に位相差のばらつきが生じ、かつ入射角度
のばらつきに対してカット波長が変化し色度に影響す
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】偏光ビームスプリッター
による高精度な平面での光の分解と合成を利用し、ダイ
クロイックフィルター及びλ/4位相差板に垂直に入射
させて色の分解と合成を行うことにより位相差の発生も
なく、入射角度の変化によるカット波長の変化による色
度の変化を抑える
【0006】偏光ビームスプリッターを透過したP偏光
をλ/4位相差板で円偏光に変調し、特定の波長だけを
反射するダイクロイックフィルターに入射させ、反射し
た光は再度λ/4位相差板でS偏光に変調されるため、
再度入射する偏光ビームスプリッターでは反射すること
を利用して、色の分解と合成を行う。
【0007】
【実施例】以下に、本発明の各実施例を説明する。
【0008】(実施例1)図1は、実施例1の偏光色分
解合成装置1の要部を平面的に見た概略構成図である。
光源部2の方向からUV−IRカットフィルター21を
透過したP偏光は第1のビームスプリッター3を透過し
て第2のビームスプリッター4にたいしてはP偏光の可
視光の光束として入射する。
【0009】図2は第2のビームスプリッター4を中心
とした色分解合成部分の構成図である。第1のビームス
プリッター3からの可視光のP偏光の光束41は第2の
ビームスプリッター膜面40でR(B)波長帯のP偏光
42が反射されλ/4位相差板50、第1のダイクロイ
ックフィルター51、λ/4位相差板52をそれぞれ透
過してS偏光に変調され、R(B)波長帯画像用反射型
液晶ライトバルブ5へ入射する。画像変調を受けたP偏
光が反射され、λ/4位相差板52、第1のダイクロイ
ックフィルター51、λ/4位相差板50をそれぞれ透
過しS偏光の光束43へ変調され、第2のビームスプリ
ッター膜面40で反射しR(B)波長帯のS偏光の光束
として第1のビームスプリッター3方向へ出射する。
【0010】第1のビームスプリッター3より出射した
光で、第2のビームスプリッター4に入射した光束41
は、第2のビームスプリッター膜面40でB(R)波長
帯とG波長帯のP偏光の光束44が透過し、λ/4位相
差板60を透過し円偏光に変調されG波長帯だけを反射
する第2のダイクロイックフィルター61に入射し、B
(R)波長帯の光束は透過し、λ/4位相差板62を透
過しS偏光に変調されてB(R)波長帯画像用反射型液
晶ライトバルブ6へ入射する。画像変調を受けたP偏光
が反射され、λ/4位相差板62、第2のダイクロイッ
クフィルター61、λ/4位相差板60をそれぞれ透過
しS偏光の光束45に変調され、第2のビームスプリッ
ター膜面40を透過しB(R)波長帯のS偏光の光束と
して第1のビームスプリッター3方向へ出射する。
【0011】第1のビームスプリッター3より出射した
光で、第2のビームスプリッター4に入射した光束41
は、第2のビームスプリッター膜面40でB(R)波長
帯とG波長帯のP偏光の光束44が透過し、λ/4位相
差板60を透過し円偏光に変調されG波長帯だけを反射
する第2のダイクロイックフィルター61に入射し、反
射したG波長帯の光はλ/4位相差板62を透過し、S
偏光の光束46として第2のビームスプリッター膜面4
0で反射されG波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ7
へ入射する。画像変調を受けたP偏光の光束47が反射
され、第2のビームスプリッター膜面40を透過してλ
/4位相差板50を透過し円偏光に変調され、G波長帯
だけを反射する第1のダイクロイックフィルター51に
入射し、反射しλ/4位相差板50を透過し、S偏光の
光束48として第2のビームスプリッター膜面40で反
射され、G波長帯のS偏光の光束として第1のビームス
プリッター3方向へ出射する。
【0012】第2のビームスプリッター4を出射した
B、G、Rそれぞれの画像変調されたS偏光の光束は、
図1の第1のビームスプリッター3に入射し、投射レン
ズ8の方向に反射され、レンズを経てスクリーンへ拡大
投影される。
【0013】UV−IRカットフィルター21の光学透
過率特性例を図3に示す。短波長側の半値波長30と長
波長側の半値波長31の間の可視域光のみ透過する特性
となっている。
【0014】第1のビームスプリッター3の光学透過率
特性例を図4に示す。400nm〜700nmの可視域
の範囲で、P偏光の光束を透過し、S偏光の光束は透過
せず、反射される。
【0015】第2のビームスプリッター4の光学透過率
特性例1を図5に示す。可視域光のうちB波長帯の光束
と、G波長帯の光束のP偏光を透過し、G波長帯の光束
のS偏光とR波長帯の光束を反射する。この特性例の場
合は、図2に示す構成図の反射型液晶ライトバルブ5は
R波長帯画像用となり、反射型液晶ライトバルブ6はB
波長帯画像用となる。
【0016】第2のビームスプリッター4の光学透過率
特性例2を図6に示す。可視域光のうちG波長帯の光束
のP偏光と、R波長帯の光束を透過し、G波長帯の光束
のS偏光とB波長帯の光束を反射する。この特性例の場
合は、図2に示す構成図の反射型液晶ライトバルブ5は
B波長帯画像用となり、反射型液晶ライトバルブ6はR
波長帯画像用となる。
【0017】第1のダイクロイックフィルター51の光
学透過率特性例を図7に示す。B波長帯の光束及びR波
長帯の光束を透過し、G波長帯の光束を反射する。
【0018】第2のダイクロイックフィルター61の光
学透過率特性例を図8に示す。B波長帯の光束及びR波
長帯の光束を透過し、G波長帯の光束を反射する。
【0019】第2のビームスプリッター4の光学透過率
特性が図5の特性例である場合は、B波長帯の色度は図
3に示すUV−IRカットフィルター21の特性例の半
値波長30と、図8に示すダイクロイックフィルターの
特性例の半値波長34で決定され、G波長帯の色度は図
7に示す第1のダイクロイックフィルター51の特性例
の半値波長32と図8に示す第2のダイクロイックフィ
ルター61の特性例の半値波長35で決定され、R波長
帯の色度は図3に示すUV−IRカットフィルター21
の特性例の半値波長31と、図7に示す第1のダイクロ
イックフィルター51の特性例の半値波長33で決定さ
れる。
【0020】第2のビームスプリッター4の光学透過率
特性が図6の特性例である場合は、B波長帯の色度は図
3に示すUV−IRカットフィルター21の特性例の半
値波長30と、図7に示すダイクロイックフィルターの
特性例の半値波長32で決定され、G波長帯の色度は図
7に示す第1のダイクロイックフィルター51の特性例
の半値波長33と図8に示す第2のダイクロイックフィ
ルター61の特性例の半値波長34で決定され、R波長
帯の色度は図3に示すUV−IRカットフィルター21
の特性例の半値波長31と、図8に示す第2のダイクロ
イックフィルター61の特性例の半値波長35で決定さ
れる。
【0021】(実施例2)図9は、実施例2の偏光色分
解合成装置100の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。
【0022】G波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ7
から投射レンズ8までの光路長と、R(B)波長帯画像
用反射型液晶ライトバルブ5及びB(R)波長帯画像用
反射型液晶ライトバルブ6から投射レンズ8までの光路
長を等しくするために、ガラスと同等の光学特性をもつ
透明媒質のブロック53及び63を配し、それぞれ第2
のビームスプリッター4に面した部分にダイクロイック
フィルター膜を配置する。
【0023】このブロックにより、B波長帯の光路長及
びR波長帯の光路長のみ延長することが可能となり、光
源部2からの照明光の光束の光路長も、各色共に等しく
することが可能となる。
【0024】(実施例3)図10は実施例3の偏光色分
解合成装置200の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。
【0025】G波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ7
から投射レンズ8までの光路長と、R(B)波長帯画像
用反射型液晶ライトバルブ5及びB(R)波長帯画像用
反射型液晶ライトバルブ6から投射レンズ8までの光路
長が異なるために、ダイクロイック膜54をレンズ状の
基板55に形成し、G波長帯の光束のみレンズ状の反射
面で反射され光路長の差を補正する構成とする。
【0026】また、光源部2からG波長帯画像用反射型
液晶ライトバルブ7までの照明光の光路長と、光源部2
からR(B)波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ5及
びB(R)波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ6まで
の照明光の光路長が異なるために、ダイクロイック膜6
4をレンズ状の基板65に形成し、G波長帯の照明光の
光束のみレンズ状の反射面で反射され光路長の差を補正
する構成とする。
【0027】(実施例4)図11は実施例4の偏光色分
解合成装置300の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。
【0028】光源部2の方向からUV−IRカットフィ
ルター21を透過したS偏光は第1のビームスプリッタ
ー3で反射した後λ/2位相差板9を透過し、第2のビ
ームスプリッター4に対してはP偏光の可視光の光束と
して入射する。
【0029】第2のビームスプリッター4を出射した
B、G、Rそれぞれの画像変調されたS偏光の光束は、
λ/2位相差板9を透過し、P偏光に変調されて第1の
ビームスプリッター3に入射し、投射レンズ8の方向に
透過し、レンズを経てスクリーンへ拡大投影される。
【0030】(実施例5)図12は実施例5の偏光色分
解合成装置400の要部を三面図的に見た概略構成図で
ある。
【0031】光源部2の方向からUV−IRカットフィ
ルター21を透過したS偏光は第1のビームスプリッタ
ー3で反射した後光束の方向を軸として90度向きが異
なる第2のビームスプリッター4に対してはP偏光の可
視光の光束として入射する。
【0032】第2のビームスプリッター4を出射した
B、G、Rそれぞれの画像変調されたS偏光の光束は、
光束の方向を軸として90度向きが異なる第1のビーム
スプリッター3に対してはP偏光の光束として入射し、
投射レンズ8の方向に透過し、レンズを経てスクリーン
へ拡大投影される。
【0033】(実施例6)図13は実施例6の偏光色分
解合成装置500の要部を平面的に見た概略構成図であ
る。
【0034】実施例1から実施例5の光学系において、
各光学素子同士を接着することにより、反射防止膜を成
膜することなく屈折率の異なる硝材と空気の界面での反
射を押さえることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る偏光色分解合成装置1
の概略構成図である。
【図2】図1の第2のビームスプリッター4を中心とし
た色分解合成部分を示す概略構成図である。
【図3】図1のUV−IRカットフィルター21の光学
透過率特性例である。
【図4】図1の第1のビームスプリッター3の光学透過
率特性例である。
【図5】図1の第2のビームスプリッター4の光学透過
率特性例1である。
【図6】図1の第2のビームスプリッター4の光学透過
率特性例2である。
【図7】図1の第1のダイクロイックフィルター51の
光学透過率特性例である。
【図8】図1の第2のダイクロイックフィルター61の
光学透過率特性例である。
【図9】本発明の実施例2に係る偏光色分解合成装置1
00の概略構成図である。
【図10】本発明の実施例3に係る偏光色分解合成装置
200の概略構成図である。
【図11】本発明の実施例4に係る偏光色分解合成装置
300の概略構成図である。
【図12】本発明の実施例5に係る偏光色分解合成装置
400の概略構成図である。
【図13】本発明の実施例6に係る偏光色分解合成装置
500の概略構成図である。
【符号の説明】
1 偏光光分解合成装置 2 光源部 21 UV−IRカットフィルター 3 第1のビームスプリッター 4 第2のビームスプリッター 5 R(B)波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ 6 B(R)波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ 7 G波長帯画像用反射型液晶ライトバルブ 8 投射レンズ 9 λ/2位相差板 40 第2のビームスプリッター膜面 41 光源からのP偏光の光束 42 R(B)波長帯のP偏光の光束 43 R(B)波長帯の画像変調を受けたS偏光の光束 44 B(R)波長帯とG波長帯のP偏光の光束 45 B(R)波長帯の画像変調を受けたS偏光の光束 46 G波長帯のS偏光の光束 47 G波長帯の画像変調を受けたP偏光の光束 48 G波長帯の画像変調を受けたS偏光の光束 50,52 λ/4位相差板 51 第1のダイクロイックフィルター 53,63 透明媒質のブロック 54 第1のダイクロイックフィルター膜面 55,65 レンズ状の基板 60,62 λ/4位相差板 61 第2のダイクロイックフィルター 64 第2のダイクロイックフィルター膜面 100,200,300,400,500 偏光光分解
合成装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 5/74 H04N 5/74 K

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】P偏光を透過しS偏光を反射するビームス
    プリッターと、三原色のうち一色を反射し、他の一色は
    P偏光を透過しS偏光を反射し、残る一色は透過するビ
    ームスプリッターと、少なくとも一色は反射するダイク
    ロイックフィルターと、その表裏にλ/4位相差板を配
    置されていることを特徴とする偏光色分解合成装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、各色の光路長が等しく
    なるようにダイクロイックフィルターのガラス基板の板
    厚を調整したことを特徴とする偏光色分解合成装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、各色の画像の明るさや
    大きさが等しくなるようにダイクロイックフィルターを
    レンズ状にして特定波長帯の光路長だけを調整したこと
    を特徴とする偏光色分解合成装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、ビームスプリッター間
    にλ/2位相差板を配し出射光をP偏光としたことを特
    徴とする偏光色分解合成装置。
  5. 【請求項5】請求項1において、2個のビームスプリッ
    ターの向きを90度ずらした事を特徴とする偏光色分解
    合成装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、ガラス基板と空気層の
    界面による反射の影響がないように互いに接着されてい
    ることを特徴とする偏光色分解合成装置。
JP9091372A 1997-03-27 1997-03-27 偏光色分解合成装置 Pending JPH10268234A (ja)

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