WO2000002084A1 - Projecteur a cristaux liquides - Google Patents

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Shinichiro Tajiri
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Fujitsu General Limited
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    • H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal projector using a reflection type liquid crystal plate, and more particularly to a liquid crystal projector which is reduced in size by using a narrow band retardation plate to reduce the number of components.
  • a conventional liquid crystal projector using a reflection type liquid crystal plate condenses white light from a light source 1 with lens arrays 2, 5 and a lens 6, and forms a dichroic mirror. And 42 separate light into three colors of red, green and blue, and the polarizing beam splitters (PBS) 44R, 44G and 44B separate the s-polarized light components of light in each color, respectively.
  • the light enters the reflective liquid crystal panels 10 R, 10 G, and 10 B for the red, green, and blue regions, respectively, and is modulated by each of the reflective liquid crystal plates 10 R, 10 G, and 10 B and reflected and output.
  • the image light of the p-polarized light component of each color region is synthesized by the cross dichroic prism 45 and projected on the screen by the projection lens 11.
  • Such a conventional liquid crystal projector device requires not only three PBSs and an expensive cross dichroic prism but also a reflection type liquid crystal in an optical path of each color of a red region, a green region and a blue region. Since the plates 10R, 10G, and 10B must be laid out so as not to cause interference, there has been a problem that the volume of the housing becomes large.
  • the present invention has been made in view of such a point, and by arranging an optical block having a dichroic reflection characteristic and a phase difference characteristic, the polarization plane of a light beam in a specific wavelength range is rotated by 90 degrees, and the number of parts is reduced.
  • the purpose of the present invention is to reduce the size of the device by reducing the size of the device, and to use three reflective liquid crystal plates in common by using a 12 phase difference plate. Disclosure of the invention
  • the liquid crystal projector device of the present invention converts white light from a light source into red region light and green region light.
  • the light is separated and polarized into light and blue light, and the separated and polarized light in each color region is incident on three reflective liquid crystal plates for the red, green, and blue regions.
  • the optical unit is configured so that a light beam in a color region rotated on a polarization plane or a light beam in a color region not rotated on a polarization plane, output from the optical unit, is incident on each of the reflective liquid crystal plates.
  • the optical unit includes a first dichroic layer that transmits a light beam in a predetermined color region and reflects a light beam in another color region, and rotates the polarization plane of the light beam transmitted through the first dich opening layer by 90 degrees. And a total reflection layer that totally reflects light rays from the phase difference layer.
  • the optical unit includes a second dichroic layer having a predetermined inclined dichroic characteristic for transmitting light in a predetermined color region and reflecting light in another color region, and a light transmitted through the second dichroic layer. And a third dichroic layer having a predetermined inclined dichroic characteristic for reflecting light rays from the retardation layer.
  • a dichroic layer having the same dichroic characteristics as the first dichroic layer or the second dichroic layer, a transmission layer that does not generate a phase difference corresponding to the retardation layer, are provided in front of the optical unit.
  • a reflection unit including a reflection layer is provided to correct an optical path difference generated in the optical unit.
  • the first dichroic layer or the second dichroic layer is configured for s-polarized light so that the transmittance characteristics are improved and light rays are effectively used.
  • a 1-to-2 retardation plate that rotates the polarization plane of the incident light by 90 degrees should be provided in front of the reflective liquid crystal panel that receives the light reflected by the first dichroic layer or the second dichroic layer.
  • the same reflection type liquid crystal plate is used by using the same polarization plane incidence type as the other two reflection type liquid crystal plates.
  • one color area that does not rotate the plane of polarization with the optical unit A polarizing beam splitter that reflects the light of the other two color regions and reflects the light of the other two color regions with the polarization plane rotated 90 degrees, and reflects the light of one color region reflected by the polarizing beam splitter on the other hand.
  • a light prism is provided, and light rays of two color regions separated by the dichroic prism are respectively incident on two reflective liquid crystal plates, and the image light reflected and modulated by the two reflective liquid crystal plates is dichroic.
  • the ichroic prism is configured to emit the reflected light beam to the opposite side of the projection lens, and a corresponding reflection type liquid crystal plate is arranged at a corresponding position to make it easy to attach the projection lens flange.
  • the first dichroic layer or the second dichroic layer reflects light in the green region, so that the characteristics of the dichroic prism can be moderated.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a conventional liquid crystal projector device.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of a first embodiment of the liquid crystal projector device according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing s-polarized light PBS.
  • FIG. 4 is a detailed view showing an optical unit of the liquid crystal projector device of FIG.
  • FIG. 5 is a partial configuration diagram showing an example in which the arrangement of the dichroic prism and the reflective liquid crystal plate for the blue region of the liquid crystal projector device of FIG. 2 is changed.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a main part of another example of the optical tut.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a main part of a second embodiment of the liquid crystal projector device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a detailed view showing a reflection unit and an optical unit of the liquid crystal projector device of FIG.
  • FIG. 9 is a graph showing transmittance characteristics of the dichroic layer for P-polarized light and s-polarized light.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention, wherein 1 is a light source for emitting white light using a metal halide lamp or the like, and 2 and 5 are for condensing white light from the light source 1.
  • a lens array, 3 is a total reflection mirror
  • 4 is a polarizing beam splitter (hereinafter abbreviated as s-polarized PBS) that aligns white light from the light source 1 with s-polarized light
  • 6 further collects white light from the lens array 5. It is a condenser lens that emits light.
  • Reference numeral 7 denotes an optical unit that reflects a specific color region of white light from the condensing lens 5 such as a red region and a blue region by changing light from an s-polarized light component to a P-polarized light component
  • 8 denotes a light beam from the optical unit.
  • PBS which reflects the s-polarized light component and transmits the p-polarized light component
  • 9 is a dichroic prism which transmits the red light transmitted through the PBS 8 and reflects the blue light.
  • 10 G is a reflective liquid crystal panel that generates an image by reflecting the light reflected by the PBS 8 and is for the s-polarized light incident type green region.
  • Reference numeral 10B denotes a reflection type liquid crystal plate that generates an image by reflecting light reflected by the dichroic prism 9, and is used for a P-polarized light incident type blue region.
  • 10 R is a reflection type liquid crystal plate that reflects light transmitted through the dichroic prism 9 to generate an image, and is used for a P-polarized light incidence red region.
  • 1 1 is a projection lens.
  • the s-polarized light PBS 4 has a surface width w and a thickness d equal to each other.
  • the small block 4 b of PBS that formed the inclined parallelogram stacked in this every other c is formed by arranging a second phase difference plate 4 f to the output surface of the small blocks 4 b
  • each output light of the lens array 2 converges on a small block 4 b where no 1-phase retarder 4 f is disposed, and a 1/2 phase retarder 4 f is disposed.
  • the light is arranged so that it does not enter the small block 4b, so that the light is aligned with the s-polarized light component and output.
  • the incident light transmits the p-polarized component and reflects the s-polarized component on the inclined boundary surface of the small block 4b.
  • the transmitted P-polarized light component is converted into a s-polarized light component by the 1- 2 phase difference plate 4 f disposed on the output surface and output. Reflected
  • the s-polarized light component is reflected again at the boundary of the small block 4b and output. As a result, all light transmitted through the s-polarized PBS 4 is aligned with the s-polarized component.
  • Naturally polarized white light from the light source 1 is condensed by two sets of lens arrays 2 and 5 and a condenser lens 6 sandwiching the total reflection mirror 3 and the s-polarized PBS 4 and enters the optical unit 7. .
  • the optical unit 7 includes a first dichroic layer 7a, a retardation layer 7b, and a total reflection layer 7c stacked as shown in FIG.
  • the phase difference layer 7b reflects the green region light and transmits the blue region light and the red region light, and the blue region light and the red region light transmitted through the first dichroic layer reflect the total reflection layer 7c (total reflection layer 7c).
  • the plane of polarization is rotated 90 degrees while being reflected and emitted by the mirror.
  • it is a narrow band retarder that rotates only the polarization plane of the blue region light and the red region light by 90 degrees while keeping the polarization plane of the green region light as it is.
  • the light in the green region (s-polarized light) reflected by the first dichroic layer 7a is reflected by the PBS 8, enters the reflective liquid crystal panel 10G for the green region, and is modulated by the green image signal. Is reflected and output. Since this image light is P-polarized light, it passes through PBS8. Further, the blue region light and the red region light transmitted through the first dichroic layer 7a are transmitted through the phase difference layer 7b and reflected by the total reflection layer 7c, and are converted into P-polarized light whose polarization plane is rotated 90 degrees. Nari,
  • the light passes through the PBS 8 and enters the dichroic prism 9.
  • the blue region light is reflected by the dichroic rhythm 9 and is incident on the reflective liquid crystal panel 10B for the blue region, and reflects and outputs the s-polarized image light modulated by the blue image signal.
  • the red region light passes through the Die-Croitsk prism 9 and is incident on the reflective liquid crystal panel 10 R for the red region, where The s-polarized image light modulated by the color image signal is reflected and output.
  • the image light in the blue region and the image light in the red region are combined by the dichroic prism 9 and reflected by the PBS 8, so that the image light in the green region from the reflective liquid crystal panel 10G that passes through the PBS 8 is formed. Both are projected at risk risk by the projection lens 11.
  • a dichroic prism 21 for reflecting the blue region light separated from the light beam from the PBS 8 on the opposite side (above the figure) of the projection lens 11 is provided.
  • the reflective liquid crystal panel 10 B for the blue region may be arranged on the opposite side of the projection lens 11.
  • FIG. 6 shows another example of the optical unit 7, in which the incident light to the dichroic layer is generated due to the non-parallel incidence of the incident light (the incident angle a ⁇ b ⁇ c). This is for correcting the difference in characteristics.
  • the characteristics of the dichroic layer are such that the cut-off wavelength of transmitted light increases as the incident angle decreases, and the power cut-off wavelength of reflected light decreases. That is, as shown in Fig. 6, the cut-off wavelength of the transmitted light is longer at the incident angle b (optical axis) at the incident angle a, and the cut-off wavelength of the reflected light is shorter at the incident angle a.
  • the off wavelength is shorter than the incident angle b (optical axis), and the cutoff wavelength of the reflected light is longer.
  • the optical unit 7 ′ includes a second dichroic layer 7 a ′ which transmits blue region light and red region light and reflects green region light and has a dichroic characteristic inclined in the direction of arrow A.
  • the phase difference layer 7 b that rotates the polarization plane of the light beam transmitted through the dichroic layer 7 a ′ by 90 degrees, and the dike mouth characteristic that reflects the light beam from the phase difference layer 7 b is inclined in the direction of arrow A.
  • the third dichroic layer 7 c ′ is used to perform correction by continuously changing the characteristics (cutoff wavelength) of the dichroic layer in the direction of the arrow.
  • the characteristics of the dichroic layer are inclined (changed) in the direction of the arrow because there is no significant difference in the incident angle at both ends (front and rear ends in the figure) in the direction perpendicular to the optical axis (front and back in the figure).
  • both ends are about 1.4 times the screen width (reverse sign 45 degrees) in the horizontal direction. ) This causes a large difference in the incident angle.
  • the third dichroic layer 7 c ′ instead of the total reflection layer 7 c in FIG. 4, the difference in characteristics due to the incident angle of both dichroic layers can be separately corrected. Unwanted components that have passed through the second dichroic layer 7 a can be discarded by passing through the third dichroic layer 7 c ′.
  • FIG. 7 shows a second embodiment of the liquid crystal projector according to the present invention.
  • a reflection unit 31 is arranged in front of the optical unit 7 (or 7 ') instead of the total reflection mirror 3 in FIG. This is to correct the difference between the light path reflected by the first dichroic layer 7a of the optical unit 7 and the light path reflected by the total reflection layer 7c in the optical path after the reflection, causing the irradiation area to shift. It is.
  • the reflection unit 31 includes a dichroic layer 31a having the same characteristics as the first dichroic layer 7a (or the second dichroic layer 7a ') and a retardation layer 7b. And a total reflection layer 31c.
  • the light beam s ′ blue region light, red region light
  • the total reflection layer 31 c of the reflection unit 31 becomes the total reflection layer 7 c (of the optical unit 7 (or 7 ′)).
  • the light reflected by the third dichroic layer 7c ') (light ray P'), the dichroic layer 31a and the first dichroic layer 7a (or the second dichroic layer 7a ') Since the light path substantially matches the optical path of the light beam s (green region light) reflected by, the area of incidence on the subsequent PBS 8 substantially matches, and no shift occurs in the irradiation area of the reflective liquid crystal plate.
  • the other reference numerals are the same as those in FIG.
  • the s-polarized PBS 4 transmits s-polarized light
  • the dichroic layer 7 a or 7 a ′ on the surface of the optical unit 7 or 7 ′ is configured for s-polarized light.
  • the transmittance characteristics of the dichroic film (layer) are different between s-polarized light and p-polarized light, and the dichroic layer 7a or 7a 'is s-polarized.
  • the light transmitted through the retardation layer 7b, that is, the p-polarized light has good transmittance in the wavelength range of around 380 nm or less, or in the vicinity of 780 nm or more. This is because the utilization of this wavelength range is increased and the brightness of the projected image is increased. Since the s-polarized PBS 4 transmits s-polarized light, the reflection unit The dichroic layer of the cut 31 is also used for s-polarized light.
  • a 1-phase retarder is inserted in front of the reflective liquid crystal panel 10G for the green region, and the polarization plane of the s-polarized light from the PBS 8 is rotated 90 degrees to be a P-polarized light.
  • three reflective liquid crystal plates may be shared by using the same p-polarized light incident type as the reflective liquid crystal plates 10B and 10R as the reflective liquid crystal plate 10G.
  • the s-polarized image light modulated and reflected by the reflection type liquid crystal plate 10 G becomes p-polarized light by the 12 phase difference plate, and passes through the PBS 8.
  • the present invention provides a reflector (optical unit) having a dichroic characteristic and a retardation characteristic, which is composed of a dichroic layer, a retardation layer, and a total reflection layer (or a dichroic layer). Since the number of relatively expensive PBSs can be reduced, it is possible to use a liquid crystal projector device in which the cost is reduced and the device is reduced in size.

Description

明 細 書 液晶プロジェクタ装置
技術分野
本発明は反射型液晶板を用いた液晶プロジェクタ装置に係リ、 狭帯域位相差板 を用いて部品点数を削減することによリ小型化したものに関するものである。 背景技術
反射型液晶板を用いた従来の液晶プロジェクタ装置は、 例えば、 第 1図に示す ように、 光源 1からの白色光をレンズアレイ 2、 5およびレンズ 6で集光し、 ダ ィクロイツクミラー 41および 42で赤色領域、 緑色領域おょぴ青色領域の三色 の光に分離し、 偏光ビームスプリッタ（PB S)44R、 44Gおよび 44 Bで各 色領域の光の s偏光成分をそれぞれ分離し、 赤色領域用、 緑色領域用および青色 領域用の反射型液晶板 10 R、 1 0Gおよび 1 0 Bにそれぞれ入射し、 各反射型 液晶板 10 R、 1 0 Gおよび 10 Bで変調し反射出力される各色領域の p偏光成 分の映像光をクロスダイクロイツクプリズム 45で合成し、 投写レンズ 1 1でス クリーンに投写するように構成されている。 このような従来の液晶プロジヱクタ 装置は、 三個の PB Sと、 高価なクロスダイクロイツクプリズムを必要とするば かりでなく、 赤色領域、 緑色領域おょぴ青色領域の各色の光路に反射型液晶板 1 0R、 10Gおよび 10Bを干渉を生じないようにレイアウトしなければならな いため、 筐体の容積が大きくなるという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、 ダイクロイック反射特性と位相 差特性とを持つ光学プロックを配置することによリ特定波長域の光線の偏光面を 90度回転し、 部品点数を削減して装置を小型化し、 また、 1 2位相差板を用 いることによリ三枚の反射型液晶板を共通化することを目的とする。 発明の開示
本発明の液晶プロジェクタ装置は、 光源からの白色光を赤色領域光、 緑色領域 光および青色領域光に分離するとともに偏光し、 これらの分離 ·偏光したそれぞ れの色領域光を、 赤色領域用、 緑色領域用おょぴ青色領域用の三枚の反射型液晶 板に入射し、 各反射型液晶板で変調し反射された映像光を合成し投写する液晶プ 口ジェクタ装置において、 前記三色領域の光線のうち所定の色領域の偏光面を 9 0度回転する光学ユニットを設け、 この光学ユニットから出力された偏光面を回 転した色領域の光線または偏光面を回転しない色領域の光線を前記各反射型液晶 板に入射するように構成される。
前記光学ユニットは、 所定の色領域の光線を透過し、 他の色領域の光線を反射 する第 1ダイクロイツク層と、 この第 1ダイク口イツク層を透過した光線の偏光 面を 9 0度回転する位相差層と、 この位相差層からの光線を全反射する全反射層 とで構成される。
また、 前記光学ユニットを、 所定の色領域の光線を透過し、 他の色領域の光線 を反射する所定の傾斜ダイクロイック特性を有する第 2ダイクロイック層と、 こ の第 2ダイクロイツク層を透過した光線の偏光面を 9 0度回転する位相差層と、 この位相差層からの光線を反射する所定の傾斜ダイクロイック特性を有する第 3 ダイクロイック層とで構成し、 入射光線が非平行のために生じる第 2ダイクロイ ック層への入射角の違いによるダイクロイック特性の差を補正するようにしても よい。
そして、 光学ユニットの前に、 第 1ダイクロイツク層または第 2ダイクロイツ ク層と同じダイクロイツク特性を有するダイクロイツク層と、 上記位相差層に相 応する位相差を生じない透過層と、 全反射層とからなる反射ユニットを設け、 光 学ュニットで生じる光路差を補正するようにする。
なお、 第 1ダイクロイック層または第 2ダイクロイック層を s偏光用で構成し、 透過率特性を良好にして光線を有効利用するようにする。
また、 第 1ダイクロイツク層または第 2ダイクロイツク層で反射された光線を 入射する反射型液晶板の前に入射光線の偏光面を 9 0度回転する 1ノ 2位相差板 を配設することによリ、 この反射型液晶板に他の二枚の反射型液晶板と同じ偏光 面入射型のものを用いるようにして、 反射型液晶板の共通化を図る。
また、 光学ユニットの後に、 光学ユニットで偏光面を回転しない 1つの色領域 の光線を反射すると共に偏光面を 9 0度回転した他の 2つの色領域の光線を透過 する偏光ビームスプリ ッタを設け、 偏光ビームスプリ ッタで反射した 1つの色領 域の光線を 1つの反射型液晶板に入射し、 偏光ビームスプリ ッタを透過した他の 2つの色領域の光線のうちの 1つの色領域の光線を透過し他の 1つの色領域の光 線を反射するダイクロイツクプリズムを設け、 このダイクロイツクプリズムで分 離した 2つの色領域の光線を二枚の反射型液晶板にそれぞれ入射し、 この二枚の 反射型液晶板で変調し反射された映像光をダイクロイックプリズムで合成し、 偏 光ビ一ムスプリ ッタで反射し、 前記 1つの反射型液晶板で変調し反射され偏光ビ 一ムスプリ ッタを透過する映像光と共に投写レンズでスクリーンに投写するよう に構成し、 ダイクロイツクプリズムを、 反射光線を投写レンズの反対側に出射す るように構成すると共に对応する位置に相応の反射型液晶板を配置し、 投写レン ズのフランジを取付け易くする。
なお、 第 1ダイクロイツク層または第 2ダイクロイツク層は、 緑色領域の光線 を反射するものとし、 ダイクロイックプリズムの特性を緩やかにできるようにす る。 図面の簡単な説明
第 1図は、 従来の液晶プロジェクタ装置の要部を示す構成図である。
第 2図は、 本発明による液晶プロジェクタ装置の第 1実施例の要部を示す構成 図である。
第 3図は、 s偏光 P B Sを示す説明図である。
第 4図は、 第 2図の液晶プロジェクタ装置の光学ュニッ トを示す詳細図。 第 5図は、 第 2図の液晶プロジェクタ装置のダイクロイックプリズムと青色領 域用の反射型液晶板の配置を変えた例を示す部分構成図である。
第 6図は、 光学ュュッ トの他の例の要部を示す構成図である。
第 7図は、 本発明による液晶プロジェクタ装置の第 2実施例の要部を示す構成 図である。
第 8図は、 第 7図の液晶プロジェクタ装置の反射ュュッ トおよび光学ュニッ ト を示す詳細図である。 第 9図は、 ダイクロイック層の P偏光と s偏光の透過率特性図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
第 2図は、 本発明による液晶プロジェクタ装置の第 1実施例を示すもので、 1 はメタルハライドランプ等を用いた白色光を発光する光源、 2および 5は光源 1 からの白色光を集光するレンズアレイ、 3は全反射ミラー、 4は光源 1からの白 色光を s偏光成分に揃えて出力する偏光ビームスプリッタ（以下、 s偏光 P B S と略す）、 6はレンズァレイ 5からの白色光をさらに集光する集光レンズである。 7は、 集光レンズ 5からの白色光の特定の色領域、 例えば赤色領域と青色領域の 光線を s偏光成分から P偏光成分に変化させて反射する光学ュニット、 8は光学 ュニットからの光線のうち s偏光成分を反射し p偏光成分を透過する P B S、 9 は P B S 8を透過した赤色領域光を透過し青色領域光を反射するダイクロイツク プリズムである。 1 0 Gは P B S 8で反射した光を反射して映像を生成する反射 型液晶板で、 s偏光入射型の緑色領域用である。 1 0 Bはダイクロイツクプリズ ム 9で反射した光を反射して映像を生成する反射型液晶板で、 P偏光入射型の青 色領域用である。 1 0 Rはダイクロイックプリズム 9を透過した光を反射して映 像を生成する反射型液晶板で、 P偏光入射型の赤色領域用である。 1 1は投写レ ンズである。
前記 s偏光 P B S 4は、 第 3図に示すように、 表面の幅 wと厚さ dが等しい 4
5。 に傾斜した平行四辺形に形成された P B Sの小ブロック 4 bを積層し、 1個 おきの小ブロック 4 bの出力面に 1 2位相差板 4 f を配置して構成されている c このよ うに構成された s偏光 P B S 4は、 レンズアレイ 2の各出力光が 1ノ 2位 相差板 4 f が配置されていない小プロック 4 bに収束し、 1 / 2位相差板 4 f が 配置されている小プロック 4 bには光が入射しないように配置されることによリ、 光を s偏光成分に揃えて出力する。
すなわち、 入射した光は小ブロック 4 bの傾斜した境界面において、 p偏光成 分は透過し、 s偏光成分は反射する。 透過した P偏光成分は、 出力面に配置され た 1ノ 2位相差板 4 f によリ s偏光成分に偏光面が変化して出力する。 反射した s偏光成分は、 再度小ブロック 4 bの境界面で反射して出力する。 これによつて、 s偏光 P B S 4を透過する光は、 すべて s偏光成分に揃えられる。
レンズアレイ 2の各出力光が 1 2位相差板 4 f が配置されている小プロック 4 bに収束するように配置された場合には、 境界面を透過した P偏光成分はその まま出力し、 境界面で反射した s偏光成分は、 再度反射し、 1 / 2位相差板 4 ί によリ Ρ偏光成分に偏光面が変化して出力する。 これによつて、 s偏光 P B S 4 を透過する光は、 すべて Ρ偏光成分に揃えられる。
光源 1からの自然偏光の白色光は、 全反射ミラー 3および s偏光 P B S 4を挟 む二組のレンズアレイ 2、 5と集光レンズ 6とによリ集光されて光学ュニット 7 に入射する。 前記光学ユニット 7は、 第 4図に示すように第 1ダイクロイツク層 7 a、 位相差層 7 bおよび全反射層 7 cを重ねたもので、 例えば、 第 1ダイク口 イツク層 7 aは、 緑色領域光を反射するとともに青色領域光および赤色領域光を 透過し、 位相差層 7 bは、 第 1ダイクロイツク層を透過した青色領域光および赤 色領域光が全反射層 7 c (全反射ミラー） で反射され出射する間に偏光面を 9 0 度回転する。 すなわち緑色領域光の偏光面はそのままとし、 青色領域光おょぴ赤 色領域光の偏光面のみを 9 0度回転する狭帯域位相差板である。 偏光面を回転さ せない光の色領域を緑とすることによリ、 後続のダイクロイックプリズム 9の青 色領域光と赤色領域光の分離特性 （ダイクロイツク特性） を緩やかなものにして も、 青色領域用の反射型液晶板 1 0 Bおよび赤色領域用の 1 O Rへの入射光線は 互いに波長領域が離れるので光の干渉が生じないものとなる。
第 1ダイクロイツク層 7 aで反射された緑色領域光 （s偏光） は P B S 8で反 射され、 緑色領域用の反射型液晶板 1 0 Gに入射し、 緑色映像信号で変調した映 像光を反射出力する。 この映像光は P偏光であるから P B S 8を透過する。 また、 第 1ダイクロイツク層 7 aを透過した青色領域光および赤色領域光は、 位相差層 7 bを透過して全反射層 7 cで反射され、 偏光面が 9 0度回転した P偏光となリ、
P B S 8を透過してダイクロイツクプリズム 9に入射する。 そして、 青色領域光 はダイクロイツクブリズム 9で反射して青色領域用の反射型液晶板 1 0 Bに入射 し、 青色映像信号で変調した s偏光の映像光を反射出力する。 赤色領域光はダイ クロイツクプリズム 9を透過して赤色領域用の反射型液晶板 1 0 Rに入射し、 赤 色映像信号で変調した s偏光の映像光を反射出力する。 これらの青色領域と赤色 領域の映像光は、 ダイクロイツクプリズム 9で合成され、 P B S 8で反射される ことによリ、 P B S 8を透過する反射型液晶板 1 0 Gからの緑色領域の映像光と 共に投写レンズ 1 1によリスク リ一ンに投写される。
なお、 第 5図の部分構成図に示すように、 P B S 8からの光線から分離した青 色領域光を投写レンズ 1 1の反対側 （図の上方） に反射するダイクロイツクブリ ズム 2 1を設けることによリ、 青色領域用の反射型液晶板 1 0 Bを投写レンズ 1 1の反対側に配置してもよい。 これにより、 投写レンズ 1 1 と反射型液晶板 1 0 Bとの間隔が空き、 投写レンズ 1 1のフランジの取付けを容易にすることができ る。
第 6図は、 前記光学ユニット 7の他の例を示すもので、 入射光線が非平行のた めに生じるダイクロイツク層への入射角の違い （入射角 a < b < c ) によるダイ クロイ ツク特性の差を補正するものである。 ダイクロイツク層の特性は、 入射角 が浅いほど透過光のカツトオフ波長が長くなるとともに、 反射光の力ットオフ波 長が短くなる。 すなわち、 第 6図に示す、 入射角 aでは透過光のカットオフ波長 が入射角 b (光軸） ょリ長く、 反射光のカットオフ波長が短くなリ、 入射角 cで は透過光のカットオフ波長が入射角 b (光軸） ょリ短く、 反射光のカットオフ波 長が長くなる。
このため、 光学ユニット 7 ' は、 青色領域光および赤色領域光を透過するとと もに緑色領域光を反射するダイクロイツク特性が矢印 Aの方向に傾斜した第 2ダ ィクロイツク層 7 a ' と、 第 2ダイクロイツク層 7 a ' を透過した光線の偏光面 を 9 0度回転する位相差層 7 bと、 位相差層 7 bからの光線を反射するダイク口 イツク特性が矢印 Aの方向に傾斜した第 3ダイクロイツク層 7 c ' とで構成され ておリ、 ダイクロイ ツク層の特性 （カットオフ波長） を矢印の方向に連続的に変 化させて補正を行う。
なお、 ダイクロイ ツク層の特性を矢印の方向に傾斜 （変化） させるのは、 光軸 に対して垂直方向 （図の前後方向） には両端 （図の前後端） でも入射角に大きな 差はないが、 光学ユニット 7 ' を光軸に対し 4 5度傾けるため、 水平方向に対し ては画面幅の約 1 . 4倍 （逆サイン 4 5度） となリ両端 （図の左上端と右下端） で入射角に大きな差が生じるからである。 なお、 第 4図の全反射層 7 cに代えて 第 3ダイクロイツク層 7 c ' を用いることによリ、 両ダイクロイツク層の入射角 による特性の差を別々に補正することができ、 同時に第 2ダイクロイツク層 7 a を透過した不要な成分を第 3ダイクロイツク層 7 c ' を透過させて破棄させるこ とができる。
第 7図は、 本発明による液晶プロジェクタ装置の第 2実施例を示すものである。 この液晶プロジヱクタ装置は、 光学ユニット 7 (または 7 ' ) の前に第 2図の全 反射ミラー 3に代えて反射ュニット 3 1を配設する。 これは、 光学ュニット 7の 第 1ダイクロイツク層 7 aで反射される光線と全反射層 7 cで反射される光線と が反射後の光路に差が生じて照射エリァがずれるのを補正するためである。
この反射ユニット 3 1は、 第 8図に示すように、 第 1ダイクロイツク層 7 a (または第 2ダイクロイツク層 7 a ' ) と同じ特性のダイクロイツク層 3 1 aと、 位相差層 7 bと同じ厚みの透過層 3 1 b (位相差を生じない層） と、 全反射層 3 1 cとで構成される。 これによリ、 反射ュニッ ト 3 1の全反射層 3 1 cで反射さ れた光線 s ' (青色領域光、 赤色領域光） が光学ユニット 7 (または 7 ' ) の全 反射層 7 c (または第 3ダイクロイツク層 7 c ' ) で反射されるものとなリ （光 線 P ' ) 、 ダイクロイツク層 3 1 aおよび第 1ダイクロイツク層 7 a (または第 2ダイクロイツク層 7 a ' ) で反射した光線 s (緑色領域光） の光路と略一致す るので、 後続の P B S 8 への入射エリアが略一致し、 反射型液晶板の照射エリア にずれが生じないものになる。 なお、 その他の各符号は第 2図の同符号と同じな ので説明を省略する。
また、 上記では s偏光 P B S 4は s偏光成^ ·を透過するものとし、 光学ュニッ ト 7または 7 ' の表面のダイクロイツク層 7 aまたは 7 a ' を s偏光用で構成す るものとしたが、 これは、 第 9図に示すように、 ダイクロイツク膜 （層） の透過 率特性に s偏光光線と P偏光光線とで違いがぁリ、 ダイクロイツク層 7 aまたは 7 a ' を s偏光用とすることによリ、 位相差層 7 bを透過した光線、 すなわち p 偏光となった光線の 3 8 0 n m付近以下おょぴ 7 8 0 n m付近以上の波長域の透 過率が良好になリ、 この波長域の利用率が高まリ投写画像の輝度が上がるからで ある。 なお、 s偏光 P B S 4が s偏光光線を透過するものであるので、 反射ュニ ット 3 1のダイクロイック層にも s偏光用のものが用いられる。
また、 緑色領域用の反射型液晶板 1 0 Gの前に 1ノ 2位相差板を介挿し、 P B S 8よりの s偏光光線の偏波面を 9 0度回転して P偏光光線とすることによリ、 反射型液晶板 1 0 Gに反射型液晶板 1 0 Bおよび 1 0 Rと同じ p偏光入射型を用 いて三枚の反射型液晶板を共通化するようにしてもよい。 なお、 反射型液晶板 1 0 Gで変調され反射された s偏光の映像光は 1 2位相差板で p偏光となり、 P B S 8を透過する。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明は、 ダイクロイツク層、 位相差層および全反射層 （また はダイクロイツク層） からなるダイクロイツクな特性と位相差特性を持つ反射体 (光学ュニット） を用いることによリ比較的高価な P B Sの数を減らすことがで きるので、 コストを低減し装置を小型化した液晶プロジェクタ装置の利用するこ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 赤色領域用、 緑色領域用および青色領域用の三枚の反射型液晶板に偏光光線 を入射し、 各反射型液晶板で変調し反射された映像光を合成し投写する液晶プロ ジェクタ装置において、 三色の領域の光線のうち所定の色領域光の偏光面を 9 0 度回転する光学ュニットを設け、 この光学ュニットからの偏光面を回転した光線 または偏光面を回転しない光線を前記各反射型液晶板に入射するようにした液晶 プロジェクタ装置。
2 . 光学ユニットは、 所定の色領域の光線を透過するとともに他の色領域の光線 を反射する第 1ダイクロイツク層と、 第 1ダイクロイツク層を透過した光線の偏 光面を 9 0度回転する位相差層と、 この位相差層からの光線を全反射する全反射 層とからなる特許請求の範囲第 1項記載の液晶プロジェクタ装置。
3 . 光学ユニットは、 所定の色領域の光線を透過するとともに他の色領域の光線 を反射する所定の傾斜ダイクロイック特性を有する第 2ダイクロイツク層と、 第 2ダイクロイツク層を透過した光線の偏光面を 9 0度回転する位相差層と、 この 位相差層からの光線を反射する所定の傾斜ダイクロイツク特性を有する第 3ダイ クロイツク層とからなる特許請求の範囲第 1項記載の液晶プロジェクタ装置。
4 . 光学ユニットの前に、 第 1ダイクロイツク層または第 2ダイクロイツク層と 同じダイクロイツク特性を有するダイクロイツク層と、 位相差層に相応する位相 差を生じない透過層と、 全反射層とからなる反射ユニットを設け、 非平行光線の 入射により前記光学ュニットで生じる光路差を補正するようにした特許請求の範 囲第 2または 3項記載の液晶プロジェクタ装置。
5 . 第 1ダイクロイツク層または第 2ダイクロイツク層を s偏光用で構成した特 許請求の範囲第 2または 3項記載の液晶プロジェクタ装置。
6 . 第 1ダイクロイック層または第 2ダイクロイツク層で反射された光線を入射 する反射型液晶板の前に入射光線の偏光面を 9 0度回転する 1ノ 2位相差板を配 設し、 この反射型液晶板に他の二枚の反射型液晶板と同じ偏光面入射型のものを 用いるようにした特許請求の範囲第 2または 3項記載の液晶プロジェクタ装置。
7 . 光学ユニッ トの後に、 光学ユニッ トで偏光面を回転しない 1つの色領域の光 線を反射するとともに偏光面を 9 0度回転した他の 2つの色領域の光線を透過す る偏光ビ一ムスプリ ッタを設け、 偏光ビームスプリ ッタで反射した前記 1つの色 領域の光線を 1つの反射型液晶板に入射し、 偏光ビームスプリ ッタを透過した他 の 2つの色領域の光線のうちの 1つの色領域の光線を透過し他の 1つの色領域の 光線を反射するダイクロイツクプリズムを設け、 ダイクロイックプリズムで分離 した前記 2つの色領域の光線を二枚の反射型液晶板にそれぞれ入射し、 二枚の反 射型液晶板で変調し反射された映像光を前記ダイクロイツクプリズムで合成し、 前記偏光ビームスプリ ッタで反射し、 前記 1つの反射型液晶板で変調し反射され 前記偏光ビームスプリ ッタを透過する映像光と共に投写レンズでスクリーンに投 写するように構成し、 前記ダイクロイツクプリズムを、 反射光線を投写レンズの 反対側に出射するように構成すると共に対応する位置に相応の反射型液晶板を配 置するようにした特許請求の範囲第 1、 2または 3項記載の液晶プロジヱクタ装
8 . 第 1ダイクロイック層または第 2ダイクロイック層を緑色領域の光線を反射 するものとした特許請求の範囲第 2または 3項記載の液晶プロジェクタ装置。
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