JPS58117534A

JPS58117534A - 投影装置

Info

Publication number: JPS58117534A
Application number: JP57234974A
Authority: JP
Inventors: ラルフ・ジエイ・ギヤグノン; ロイ・エ−・セダ−ストロム
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1983-07-13
Also published as: JPH0433016B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は液晶ライトパルプを用いた投影装置に係り、
特に、２色画像の投影装置に用いられるブレ偏光プリズ
ムに関する。

液晶ライトパルプの発達により、高品質の大型投影装置
が開発されている。反射型の液晶ライトパルプは２枚の
透明電極の間に液晶層、誘電体ミラ一層、遮光層、感光
層がはさまれてなる薄膜多層構造を有する。偏光された
投影ビームが液晶層を介して誘電体ミラ一層に入射され
る。陰極線管から発生されるような低輝度の入力儂が感
光層に入射される。その結果、感光層から発生され液晶
層へ向かう電極間の電界がスイッチング制御され、液晶
層が活性化される。

液晶層を介して誘電体ミラ一層で反射された直線偏光投
影ビームは導光器に入射される情報に応じて偏光変調さ
れる。そのため、高分解能入力画像のように複雑な分布
を有する光は導光器の表面に収束され、画像が拡大され
て投影される。これによシ、スクリーン上に高輝度画像
が得られる。このような高画質反射型の液晶ライトパル
プが米国特許第４．０１９．８０７号（Ｄ、Ｄ。

Ｂｏｓｗｅｌｌ　＠ｔ　ａｌ）に記載されている・反射
型の液晶ライトパルプを用い九グラフィック表示投影装
置の一例が、１９１９年の５ＩＤ（Ｓｏｅｉ＠ｔｙ　ｏ
ｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）のダイ
ジェストのＰ２２〜２３の［液晶ライトパルプの大型ス
クリーングラフィックディスグレイへの応用」に記載さ
れている。本発明が完全にではないが非常に関係してい
るこの投影装置は濃青のスクリーン上に黄色と白色の２
色の大截画儂を投影するものである。この装置は、入力
画像を出力する陰極線管と、平行で所望の偏光を有する
出力ビーム光を発生する光学系と、入出力機能を有する
ライトパルプを具備する。

この装置は光源としてはキセノンアークランプを有し、
ランプはコリメータおよび偏光系を介して液晶ライトパ
ルプを照明する。キセノンアークランプからの光は主偏
光プリズムに入射され、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに分
離される。

Ｐ偏光成分はプリズムを通過し、Ｓ偏光成分はプリズム
で反射されライトパルプに入射される。

陰極線管により表わされる情報はファイバ光学系により
ライトパルプの一面に入射され偏光の種類がＳ偏光から
Ｐ偏光に変えられる。光ビームはプリズムを介して伝達
され、投影レンズによりスクリーン上に投影される。こ
こで、主プリズムは偏光変調を輝度（明るさ）変調に代
えるアナライザとして働く。

一般に、投影像の画質は輝度、分解能とコントラストの
関数である。画質は主プリズムの前の光路中にプレ偏光
プリズムを設けることにより向上できる。プレ偏光プリ
ズムは主偏光プリズムでの欠陥を克服する点に関しては
いくらか効果的である。すなわち、主偏光プリズムは１
つの偏光を１００％通過させ、他の偏光を１００−反射
させることはできないので、不所望の偏光ビームがライ
トパルプに達し変調され反射され、主プリズムを介して
投影レンズに入射される。これは、しばしば色のひずみ
やコントラスト、分解能の低下につながる。

価格の理由から、プレ偏光プリズムとしては主偏光プリ
ズムと同−設計のものが用いられているので、一般にプ
レ偏光プリズムも同様の反射、通過特性を有する。しか
しながら、２つのブリ・ズムが組合せて用いられれば、
投影像の画質が向上するという付加的な効果が生まれる
。

プレ偏光プリズムは主プリズムに入射される光から１つ
の偏光成分をほとんど除去する。そのため、主プリズム
は不所望な偏光成分がほとんど取除かれたビームに対し
て作用する。

しかしながら、情報表示容量や多様性を高めるために第
２の液晶ライトパルプを使うことが望ましくない場合が
ある。このような場合、第２のライトパルプがプレ偏光
プリズムで除去された偏光成分を必要とするならば、プ
レ偏光プリズムを用いることは問題がある。その結果、
第２のライトパルプを使うか否かは投影像の画質に応じ
て決められる・この発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、
１つまたは複数の偏光プリズムを使うことによって、２
つまたは複数のライトノ９ルブに入射される光の色別の
プレ偏光を行なう投影装置を提供することをその目的と
する。

この発明の好ましい実施例において、プレ偏光プリズム
は光源からの光に対して作用し、第１の偏光ビームを第
１グイクロイツクセパレータへ入射させ、第２の偏光ビ
ーム°を第２のダイクロイックセパレータへ入射させる
ように光を分ける。これらの２つのビームは第２の偏光
プリズムに入射される前にダイクロイックアダーで再び
混合される。第２の偏光プリズムは第１の色および第１
の偏光ビームを第１ライトノ９ルプに、第２の色および
第２の偏光ビームを第２ライトバルブに入射させる。そ
の結果、第１−ｙイトパルプは第１の色と第１の偏光成
分を写し出し、第２のライトパルプは第２の色と第２の
偏光成分を写し出す。各ライトパルプと４　入射光の偏
光状態を入力光（書込光）によって変調される。書込光
が存在する場合は、偏光状態はライトパルプによって第
１から第２、あるいは第２から第１の状態に変わる。各
ライトパルプの出力光は第２の偏光プリズムに入射され
、偏光変調が輝度変調に変えられる。第２偏光プリズム
の出力光が従来と同様投影レンズに入射され、る。

他の実施例によれば、ダイクロイックセパレータは光源
からの光を分は第１の色の光を第１のプレ偏光プリズム
へ、第２の色の光を第２のプレ偏光プリズムへ入射させ
る。第１のプレ偏光プリズムにより第１の色および第１
の偏光成分が得られ、第２のプレ偏光プリズムにより第
２の色および第２の偏光成分が得られる。第１゜第２の
プレ偏光プリズムからの光が主偏光グリズムに入射され
る前にダイクロイックアダーで１つの光に混合される。

主プリズムは、従来と同様に、第１の偏光成分を第１ラ
イトパルプに、第２の偏光成分を第２ライトバルブに入
射させる。第１ライトバルブは第１の色および第１の偏
光成分を写し出す。第２ライトバルブは第２の色および
第２の偏光成分を写し出す。各ライトパルプの出力光は
主偏光プリズムによって投影レンズに入射される。

以下、図面を参照してこの発明による液晶ライトバルブ
を用いた２色画像の投影装置の一実施例を説明する。第
１図はその斜視図である。

この投影装置１０は光源としてキセノンアークラング１
２を有する。ランｆ１２の光軸上にコリメータレンズ１
４が設けられる。キセノンアークラング１２とコリメー
タレンズ１４は全可視光スペクトラム（白色光）を含む
偏光されてない高輝度平行ビームを発生する。この発明
の蒙旨かもはずれない限り、他の光エネルギ源を用い、
−ても構わない。

ラング１２、コリメータレンズ１４と１ｔｆＪ　１１１
１上にプレ偏光ビームスプリッタ１６が設けられる。

プレ偏光ビームスプリッタ１６は米国特許第２．４０３
．７３１号（ＭａｃＮｅｉｌｌｓ　）に記載の偏光選択
的分割干渉コーティング素子やマルチ反射層素子である
ことが好ましい。この米国特許によれば、適当な反射率
と厚さの多数の膜がコーティングされている反射層が２
個の半玉六面体を２等分する面、すなわち、正六面体の
側面と４５゜で交差する面に配設される。薄膜コーティ
ングは第１の偏光（ここではＰ偏光と呼ぶ）をほとんど
−過させ、第２の偏光（以下、Ｓ偏光と呼ぶ）を＃よと
んど反射させる。したがって、プレ偏光ビームスプリッ
タ１６はＰ成分を＃ｈとんど第１の方向へ通過させ、Ｓ
成分をほとんど第２の方向へ反射させる。これによシ、
２つの偏光ビームが発生される。第１図でＰ偏光は水平
偏光として、Ｓ偏光は垂直偏光として表わされている。

Ｐ１ｉＩＩ！光ヒームは第１ダイクロイツクセ・ぐレー
タ１８に入射される。Ｓ偏光ビームは第２グイクロイツ
クセノやレータ２０に入射される。グイクロイックセパ
レータ１Ｂ、２０．ダイクロイックアダー２２はビーム
の偏光方向には何ら影響を与えな臂。グイクロイックセ
パレータ１８２０は波長に対して選択的にコーティング
が施されていて、第１の色成分を反射して、第２の色成
分を通過させる特性を有する。ダイクロイ、クセパレー
タ１８．２０とダイクロイックアダー２２は０ｐｔｉｃ
ａｌ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　Ｉ
ｎｃ。

製である。

第１ダイクロイツクセノ９レータ１８はＰ偏光白成分光
を受けて、Ｐ偏光緑成分光を反射する。

すなわち、第１グイクロイツクセパレータ１８は入射白
成分光から緑成分光を抜き取る。このＰ偏光反射光は破
線の水平偏光として図示される。第２グイクロイツクセ
ノセレータ２０はプレ偏光プリズム１６から反射された
Ｓ偏光を受け、入射白成分光から赤成分を抜き出しダイ
クロイックアダー２２へ反射させる。ダイクロイックア
ダー２２はセパレータ１８，２０からのビームを混合し
てＰ偏光緑成分とＳ偏光赤成分とから成るビームを出力
する。

合成ビームは主プリズム２４に入射される・主プリズム
も前述の米国特許第２．４０３．７３１号に記載されて
いるパイプリズムの一種の偏光ビームスシリツタである
。主プリズム２４はｆｖ偏光ビームスグリツタ１６と同
一の設計であることが望ましい。主プリズム２４はＰ偏
光緑成分を通過させ、トリムフィルタ２６を介して第１
ライトノ々ルプ２８に入射させる。主プリズム２４８８
偏光赤成分を反射し、トリムフィルタ３０を介して第２
ライトパルプ３２に入射させる。主プリズム２４は偏光
器であるので、入射Ｐ偏光からプレ偏光プリズム１６に
よシ取り除かれきれなかった残りのＳ偏光を取り除く、
入射Ｓ偏光に対しても、同様に、主プリズム２４によシ
ネ賛なＰ偏光が取シ除かれる。このことによシ、第２カ
ラーチヤンネルを犠牲にすることなく、率−のプレ偏光
ビームスプリッタを用いることによってもコントラスト
が向上する。

トリムフィルタ２６．３０は不要の色成分がライトパル
プに到達することを防ぐ。米国特許第４．０１９，８０
７に記載のように、ライトパルプ２１１．３２は陰極線
管３４．３６のような変調源からの書込光によって入射
光を偏光変調する。

ライトパルプ２８．３２により変調された光は再び主プ
リズム２４に戻され、偏光変調が輝度変調に変換される
。主プリズム２４はライトパルプ２８．３２からの変調
光を混合して、従来と同様に、スクリーン（図示しない
）上に投影するために投影レンズ３８に入射させる。ビ
ームスプリッタはニューヨークのＧｅｎｅｓｅｅ社の薄
膜フィルム用のコンピュータプログラムにより設計、製
造される。

第２実施例を第２図を参照して説明する。投影装置１０
’は光源としてキセノンアークラング１２′を有する。

ランプ１２′の光軸上にコリメータレンズ１４′が設け
られる。ランｆ１２′とコリメータレンズ１４′が偏光
されていない白色光からなる高輝度平行ビームを発生す
る。上述したように、この発明の要旨からはずれない限
り、他の光源を用いてもよい。

ダイクロイ、クセパレータ１６′がラング１２′の光軸
に対して４５°傾いて設けられる・セノ母レータ１６′
は緑色成分と赤色成分を反射するように波長選択性のコ
ーティングが施されている。

第２図において、緑成分は破線、赤成分は実線で示され
る。セ／４’レータ１６′は０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｏａｔ
ｌｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　Ｉｎｃ、製である・
緑成分は通常の平面状の銀メッキ鏡であるリレー、ミラ
ー１８′に入射される。ミラー１８′はセパレータ１６
′と平行に設けられるので、緑成分はミラー１８′で反
射され七ノやレータ１６′に入射された方向と平行な方
向に伝搬される。

七ノｆレータ１６′から出力された偏光されていない赤
色平行光が第１プレ偏光ビームスプリ。

り２０′に入射される。リレーミラー１８′で反射され
た偏光されていない緑色平行光が第２ｆし偏光ビームス
グリ、り２２′に入射される。ビームスグリツタ２０’
、２２’　も上述した米国特許第２．４０３．７３１号
に記載されているような偏光選択的な光分割干渉コーテ
ィング素子あるいはマルチ反射層素子で構成されるのが
好ましい。

プレ偏光ビームスシリツタ２０′はＰ偏光赤色成分を＃
１とんど通過させ、Ｓ偏光赤色成分（実線の垂直偏光）
をほとんど反射しグイクロイックアダー２４′へ入射さ
せる。同様に、プレ偏光ビームスシリツタ２２′はＳ偏
光緑色成分をほとんど反射し、Ｐ偏光緑色成分（破線の
水平偏光）を＃１とんど通過させダイクロイ、クアダー
２４′へ入射させる。不要な成分は、たとえばオノティ
カルダン７’（図示せず）によシ除去される。

ダイクロイ、クアダー２４′はダイクロイ、クセ・９レ
ータ１６′と同一もしくは類似の構造である。グイクロ
イックアダー２４′はダイクロイ。

クセパレータ１６′と平行であるので、プレ偏光ビーム
スシリツタ２０′で反射された赤色光がプレ偏光ビーム
スシリツタ２２′を通過した緑色光と混合されて単一の
ビームとして第３偏光ビームスシリツタ２６′（以下、
主プリズムと称す）に入射される。

主プリズム２６′も前述した米国特許第２．４０３．７
３１号に記載の偏光選択的光分割干渉コーティング素子
あるいはマルチ反射層素子であることが望ましい。主プ
リズム２６′はプレ偏光ビームスシリツタ２０’、２２
’と同一な構造でおることが望ましい。主プリズム２６
′はほとんどのＰ偏光緑成分をトリムフィルタ２８′を
介して第１ライトバルブ３０′へ通過させ、はとんどの
Ｓ偏光赤成分を反射させトリムフィルタ３２′を介、し
て第２ライトバルブ３４′へ入射させる。

主プリズム２６′も偏光器であるので、入射Ｐ偏光から
プレ偏光プリズム２２′で除去されきれなかった残りの
Ｓ偏光成分を除去する。主プリズム２６′は入射Ｓ偏光
からも、プレ偏光プリズム２０′で除去されきれなかっ
た残りのＰ偏光成分を除去する。プレ偏光ビームスシリ
ツタ２０′。

２２′によシ、第２カラーチヤンネルを犠牲にすること
なくコントラストが向上する。

米国特許第４．０１９．８０７号に記載のように、ライ
トパルプ３０’、３４’はそれぞれ陰極線管３６′。

３８′のような変調源からの書込光によって入射光を偏
波変調する。

ライトパルプ３０’、３４’からの光は主プリズム２６
′に入射され、偏波変調光から輝度変調光に変換される
。主プリズム２６′はライトパルプ３θ’、３４’から
の光を混合し、スクリーン（図示せず）上に投影するた
めに投影レンズ４０’に入射させる。

ビームスプリッタはニューヨークのＧｅ　ｎｅ　ｓ　ｔ
ｅ社の薄膜フィルムのためのコンピュータプログラムに
より設計、製造される。

以上、この発明の特定な実施例を説明したが、この発明
はこれらに限定されることなくこの発明の要旨を変えな
い限り極々変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による液晶ライトパルプを用いた２色
画像の投影装置の一実施例の斜視図、第２図は第２実施
例の斜視図である。 −タレンズ、１６・・・ブレ偏光プリズム、１８゜２０
・・・グイクロイックセノやレータ、２２・・・ダイク
ロイックアダー、２４・・・主偏光プリズム、２６゜３
０・・・トリムフィルタ、２８．３２・・・ライトパル
プ、３４．３６・・・陰極線管、３８・・・投影レンズ
、。

Claims

【特許請求の範囲】

プレ偏光を行なう２色のライトパルプ光学系を具備する
投影装置。