WO2001025838A1 - Projecteur a reflexion a cristaux liquides - Google Patents

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WO2001025838A1
WO2001025838A1 PCT/JP2000/005315 JP0005315W WO0125838A1 WO 2001025838 A1 WO2001025838 A1 WO 2001025838A1 JP 0005315 W JP0005315 W JP 0005315W WO 0125838 A1 WO0125838 A1 WO 0125838A1
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dichroic mirror
color
mirror
total reflection
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PCT/JP2000/005315
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Naoki Ebiko
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Fujitsu General Limited
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    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N9/00—Details of colour television systems
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    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
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    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416—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
    • 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 provides first, second, and third color light (for example, R, B, and G) displayed on first, second, and third reflection-type liquid crystal panels (for example, reflection-type liquid crystal panels for R, B, and G).
  • the present invention relates to a reflective liquid crystal projector that displays a color image by synthesizing an image of light and projecting it on a screen with a projection lens.
  • a conventional reflection-type liquid crystal projector was configured as shown in FIG.
  • the white light output from the light source 10 is converted into S-polarized light by the polarization conversion element 12, and the S-polarized light is converted by the cross dichroic mirror 14 into R light (red light) and B, G light (blue, The B and G lights are guided to a dichroic mirror 18 by a total reflection mirror 16 and separated into B light and G light by the dichroic mirror 18.
  • the separated R light is led to a first polarizing beam splitter (hereinafter simply referred to as a first PBS) 22 by a total reflection mirror 20 and is reflected by the polarizing film to be a reflection type liquid crystal panel (hereinafter simply referred to as an R image display). It irradiates 24 and transmits the reflected light (this reflected light is converted from S-polarized light to P-polarized light) and outputs it.
  • a first polarizing beam splitter hereinafter simply referred to as a first PBS 22 by a total reflection mirror 20 and is reflected by the polarizing film to be a reflection type liquid crystal panel (hereinafter simply referred to as an R image display). It irradiates 24 and transmits the reflected light (this reflected light is converted from S-polarized light to P-polarized light) and outputs it.
  • B LCD B image display reflective liquid crystal panel
  • the G light after separation is reflected by a third polarizing beam splitter (hereinafter simply referred to as a third PBS) 30 polarizing film to form a reflective liquid crystal panel for displaying a G image (hereinafter simply referred to as an LCD for G) 32.
  • a third PBS polarizing beam splitter
  • LCD for G a reflective liquid crystal panel for displaying a G image
  • the cross prism 34 reflects the R and B lights output from the first and second PBSs 22 and 26, and transmits the G light output from the third PBS 30 to combine the R, B and G lights. Then, the combined light was projected on a screen (not shown) by the projection lens 36 to display a color image.
  • the conventional reflection type liquid crystal projector shown in FIG. 1 has the following problems.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can reduce the cost and weight by eliminating the need for expensive cross prisms and reducing the number of required polarization beam splitters. It is intended to provide a reflection type liquid crystal projector. Disclosure of the invention
  • the present invention provides first, second, and third color light (for example, R, B, and G light) displayed on first, second, and third reflective liquid crystal panels (for example, LCD for R, B, and G).
  • first, second, and third reflective liquid crystal panels for example, LCD for R, B, and G.
  • a reflective liquid crystal projector that displays a color image by projecting the image on a screen with a projection lens
  • a light source that outputs white light
  • the white light output from this light source is S-polarized light or P-polarized light
  • a polarization conversion element that converts the polarized light into one of the two polarized lights and outputs the polarized light, and separates the first, second, and third color lights from the polarized light output from the polarization conversion element, and separates the first, second, and third colored light.
  • the two color lights (for example, B and G lights) are converted into color lights with different polarization directions and output in the same direction, and the remaining one color light (for example, R light) is converted to two color lights (for example, B and G lights).
  • the color separation element outputs in the direction perpendicular to the output direction, and the color separation element outputs in the same direction.
  • One of the two color lights (for example, G light) is transmitted and the other (for example, B light) is reflected, and the corresponding one of the first, second, and third reflective liquid crystal panels (for example, G, B) And the reflected light is output
  • the first polarized beam splitter and the remaining one color light (for example, R light) output from the color separation element are converted to the corresponding reflective liquid crystal panel (for example, R light) of the first, second, and third reflective liquid crystal panels.
  • the second polarization beam splitter that irradiates the LCD and outputs the reflected light, and the first, second, and third color lights output from the first and second polarization beam splitters are combined and output to the projection lens.
  • a dichroic prism is used to combine the projection lens.
  • white light output from the light source is converted into one of S-polarized light and P-polarized light (for example, s-polarized light) by the polarization conversion element.
  • the light is separated into the first, second, and third color lights, and two of the first, second, and third color lights (for example, B and G lights) are converted into color lights having different polarization directions and output in the same direction.
  • the remaining one color light (for example, R light) is output in the direction perpendicular to the output direction of the two color lights (for example, B and G light).
  • the two color lights (for example, G and B lights) output in the same direction from the color separation element irradiate the corresponding reflective liquid crystal panel (for example, LCDs for G and B) by the first polarization beam splitter, and the reflected light is reflected.
  • Light is output to the dichroic prism.
  • the remaining one color light (for example, R light) separated by the color separation element irradiates the corresponding reflective liquid crystal panel (for example, LCD for R) by the second polarizing beam splitter, and the reflected light is used as the dichroic prism.
  • Output to The dichroic prism combines the first, second, and third color lights output from the first and second polarization beam splitters, and the combined light is projected on a screen via a projection lens to display a color image. You.
  • the color separation element is composed of the first and second dichroic mirrors, the first and second total reflection mirrors, and the phase element, and the first dichroic mirror separates the polarization conversion element.
  • the first and second color lights of the output polarized light are transmitted, the third color light is reflected, and the first and second color lights transmitted through the first dichroic mirror by the first total reflection mirror are bent 90 °.
  • the third color light reflected by the first dichroic mirror by the second total reflection mirror is reflected in the direction bent by 90 °, One of the first and second color lights reflected by the first total reflection mirror by the second dichroic mirror is transmitted and the other is reflected and output, and the third color light reflected by the second total reflection mirror is reflected and output.
  • the phase element performs the action described in the following (1) or (2).
  • phase element is inserted into the optical path until the third color light reflected by the first dichroic mirror reaches the second dichroic mirror via the second total reflection mirror, and the first dichroic mirror is inserted by this phase element.
  • Change the polarization direction of the third color light reflected by the mirror for example, convert S-polarized light to P-polarized light).
  • a phase element is inserted into the optical path until the first and second color lights transmitted through the first dichroic mirror reach the second dichroic mirror via the first total reflection mirror. At least one of the polarization directions of the first and second color lights transmitted through the dichroic mirror is converted (for example, S-polarized light is converted to P-polarized light).
  • the color separation element is composed of the first, second and third dichroic mirrors, total reflection mirror and phase element, and output from the polarization conversion element by the first dichroic mirror. The first and second color lights transmitted through the first dichroic mirror are transmitted through the first dichroic mirror while the other light is reflected by the third dichroic mirror.
  • the third color light reflected by the first dichroic mirror is reflected by the total reflection mirror in a direction bent by 90 °, the color light reflected by the third dichroic mirror is transmitted by the second dichroic mirror, and the total reflection is performed.
  • the third color light reflected by the mirror is reflected and output in the same direction, and the phase element performs the action described in the following (1), (2) or (3).
  • phase element is inserted into the optical path until the third color light reflected by the first dichroic mirror reaches the second dichroic mirror via the second total reflection mirror, and the first dichroic mirror is inserted by this phase element.
  • Change the polarization direction of the third color light reflected by the mirror for example, convert S-polarized light to P-polarized light).
  • phase element is inserted in the optical path until the first and second color lights transmitted through the first dichroic mirror reach the third dichroic mirror, and the first and second light transmitted through the first dichroic mirror by this phase element. Convert at least one polarization direction of dichroic light (for example, convert S-polarized light to P-polarized light).
  • phase element is inserted in the optical path until the color light reflected by the third dichroic mirror reaches the second dichroic mirror, and the phase element converts the polarization direction of the color light reflected by the third dichroic mirror (for example, Converts S-polarized light to P-polarized light).
  • the first and second polarization beam splitters are formed by the first and second polarization beam splitter prisms. That is, the incident and exit angles of the light that enters and exits the first and second polarization beam splitters are made vertical, thereby eliminating aberrations that occur when the incident and exit angles are not perpendicular.
  • the first and second polarizing beam splitter prisms and the dichroic prism are formed by a prism block in which these are integrated in order to reduce the required number of parts and facilitate assembly. That is, the first and second polarizing beam splitter prisms and dichroic prism are formed by an integrated prism block, so that the number of components can be reduced and assembly can be facilitated.
  • the phase element is a one-to-two wavelength plate that is arranged perpendicular to the color light incident on the plate surface.
  • the phase element is used to reduce the color light incident on the reflecting surface.
  • a 14-wavelength film fixed to the reflection surface of the total reflection mirror.
  • an optical path length can be shortened by eliminating the need for a space for independently providing a phase element.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a conventional example.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a first embodiment of the reflection type liquid crystal projector according to the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the reflection type liquid crystal projector according to the present invention. is there.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the reflective liquid crystal projector according to the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the reflective liquid crystal projector according to the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the phase element. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 2 shows an embodiment of the reflection type liquid crystal projector according to the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted or simplified.
  • reference numeral 10 denotes a light source
  • reference numeral 12 denotes a polarization conversion element
  • reference numerals 24, 28, and 32 denote red, blue, and green lights as an example of the first, second, and third reflective liquid crystal panels.
  • a reflection type liquid crystal panel (hereinafter simply referred to as R, B, G LCD) 36 is a projection lens.
  • the light source 10 outputs white light
  • the polarization conversion element 12 converts the white light output from the light source 10 into S-polarized light and outputs the same
  • the R, B, and G LCDs 24 Reference numerals 28 and 32 denote red, blue, and green lights (hereinafter simply referred to as R, B, and G lights) as examples of first, second, and third color lights according to video signals from a display control circuit (not shown). ) Display the image of.
  • Reference numeral 40 denotes a color separation element (also referred to as a color separation element).
  • the color separation element 40 includes first and second dichroic mirrors 42, 44, and a 12-wave plate 46 and first and second dichroic mirrors. It consists of 48, 50 total reflection mirrors.
  • the half-wave plate 46 is an example of a phase element.
  • the first dichroic mirror 42 transmits R and B light and reflects G light with respect to the S-polarized light output from the polarization conversion element 12.
  • the 1Z2 wavelength plate 46 converts the G light reflected by the first dichroic mirror 42 from S-polarized light to P-polarized light and outputs the converted light.
  • the first total reflection mirror 48 reflects the R and B lights transmitted through the first dichroic mirror 42 in a direction bent by 90 °.
  • the second total reflection mirror 50 reflects the G light output from the half-wave plate 46 in a direction bent by 90 °.
  • the second dichroic mirror 44 reflects the R light reflected by the first total reflection mirror 48, transmits the B light reflected by the first total reflection mirror 48, and further reflects the second total reflection.
  • the G light reflected by the mirror 50 is reflected.
  • Reference numerals 52 and 54 denote first and second polarization beam splitter prisms (hereinafter simply referred to as first and second PBSs) as examples of the first and second polarization beam splitters, and 56 denotes a Die-Croitsk prism.
  • the first PBS 52 reflects the B light transmitted through the second dichroic mirror 44 to irradiate the B LCD 28 with the reflected light (P modulation by modulation of the B LCD 28).
  • the G light reflected by the second dichroic mirror 44 is transmitted to irradiate the G LCD 32 with the reflected light (L for G).
  • the light is converted to S-polarized light by the modulation of CD 32.) is reflected and output.
  • the second PBS 54 reflects the R light reflected by the second dichroic mirror 44 to irradiate the R LCD 24 with the reflected light (P-polarized light by modulation of the R LCD 24 for R). It is transmitted through and output.
  • the dichroic prism 56 combines the B and G light output from the first PBS 52 and the R light output from the second PBS 54 and outputs the combined light to the projection lens 36.
  • White light output from the light source 10 is converted into S-polarized light by the polarization conversion element 12 and separated into R, B and G lights by the first dichroic mirror 42.
  • the separated R and B lights are guided by the first total reflection mirror 48 and enter the second dichroic mirror 44.
  • the separated G light is converted into P-polarized light by the one- and two-wavelength plates 46, guided by the second total reflection mirror 50, and made incident on the second dichroic mirror 44.
  • the incident B light passes through the second dichroic mirror 44 and enters the first PBS 52, and the incident G light is reflected by the second dichroic mirror 44 and enters the first PBS 52. To enter.
  • the incident R light is reflected by the second dichroic mirror 44 and input to the second PBS 54.
  • the B light input to the first PBS 52 is reflected by the polarizing film and is incident on the LCD 28 for B, and the reflected light is transmitted through the polarizing film and output. At this time, the reflected light from the B LCD 28 is changed to P-polarized light by the modulation of the B LCD 28.
  • the G light input to the first PBS 52 passes through the polarizing film and is input to the G LCD 32, and the reflected light is reflected by the polarizing film and output. At this time, the reflected light from the LCD 32 for G is changed to S-polarized light by the modulation of the LCD 32 for G.
  • the R light input to the second PBS 54 is reflected by the polarizing film, enters the L-CD 24 for R, and the reflected light is transmitted through the polarizing film and output. At this time, the reflected light from the R LCD 24 is changed to P-polarized light by the modulation of the R LCD 24.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be used when the splitter prism and the dike aperture prism are configured as a prism block in which these are integrated.
  • the present invention is also used when a prism block 60 is provided in place of the first and second PBSs 52, 54 and the dichroic prism 56 in FIG. can do.
  • the required number of parts can be reduced to facilitate assembly.
  • the color separation element in order to simplify the configuration of the color separation element, the case where the color separation element is configured by the first and second dichroic mirrors, the phase element, and the first and second total reflection mirrors has been described.
  • the color separation element separates R, B, and G light from polarized light (eg, S-polarized light) output from the polarization conversion element, and separates G light into one.
  • polarized light eg, S-polarized light
  • the color separation element 40a is connected to the first, second, and third dike opening mirrors 42, 44a, 62, and 1 two-wave plate 46 and the total reflection mirror 50. It can also be used when configured with.
  • the first dichroic mirror 42 transmits the R and B lights and reflects the G light for the S-polarized light output from the polarization conversion element 12.
  • the 12-wavelength plate 46 converts the G light reflected by the first dichroic mirror 42 from S-polarized light to P-polarized light and outputs it.
  • the third dichroic mirror 62 transmits the R light out of the R and B light transmitted through the first dichroic mirror 42 and reflects the B light.
  • the second dichroic mirror 44a transmits the B light reflected by the third dichroic mirror 62 and reflects the G light output from the 12-wave plate 46 and projected by the total reflection mirror 50. I do.
  • FIG. 4 the distance between the third dichroic mirror 62 and the first PBS 52, the distance between the first PBS 52 and the dichroic prism 56, and the second PBS 54 and the dichroic prism 56 are shown.
  • the distance between R, B, and G LCDs 24, 28, and 32 modulated the R, B, and G light modulated by each of the R, B, and G
  • the optical path lengths from the light reflected from the CDs 24, 28, 32 to the dichroic prism 56 for color synthesis are made equal.
  • the polarization conversion element is configured to convert white light output from the light source into S-polarized light
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to a case where the polarization conversion element is configured to convert white light output from a light source into P-polarized light.
  • a polarization conversion element 12 that converts white light output from the light source 10 into P-polarized light and outputs the P-polarized light.
  • the color separation element 40 b is added to the color separation element 4 O a in FIG. Configuration.
  • a right angle mirror 70 is a total reflection mirror 72, 74 arranged at an angle of 90 °, and a relay lens 76, 74 arranged on the incident side of the total reflection mirror 72, 74. And 8 which reflect incident light as parallel and oppositely directed light.
  • the white light output from the light source 10 is converted into P-polarized light by the polarization conversion element 12a, and is separated into R, B and G lights by the first dichroic mirror 42.
  • the R and B lights separated by the first dichroic mirror 42 are separated into R light and B light by the third dichroic mirror 62.
  • the R light separated by the third dichroic mirror 62 is converted into parallel and opposite light by a relay lens 76, a total reflection mirror 72, a relay lens 78 and a total reflection mirror 74. 1 Fill in PBS 52.
  • the distance between the R light to reach the LCD 24 for R is longer than the distance to B for the LCD 24, and the distance for the G light is longer than the distance to reach the LCDs 28 and 32 for B and G.
  • the B light separated by the third dichroic mirror 62 passes through the second dichroic mirror 44a and enters the second PBS.
  • the G light separated by the first dichroic mirror 42 is converted to S-polarized light by a 12-wavelength plate 46, reflected by a total reflection mirror 50, and input to a second dichroic mirror 44a. Then, the light is reflected by the second dichroic mirror 44a and input to the second PBS.
  • the B light input to the first PBS 52 is transmitted through the polarizing film and is incident on the LCD 28 for B, and the reflected light is reflected by the polarizing film and output. At this time, the reflected light from the LCD 28 for B is changed to S-polarized light by the modulation of the LCD 28 for B.
  • the G light input to the first PBS 52 is reflected by the polarizing film and input to the LCD 32 for G, and the reflected light passes through the polarizing film and is output. At this time, the reflected light from the LCD 32 for G is changed to P-polarized light by the modulation of the LCD 32 for G.
  • the R light input to the second PBS 54 passes through the polarizing film and enters the R LCD 24.
  • the reflected light is reflected by the polarizing film and output.
  • the reflected light from the R LCD 24 for R has been changed to S-polarized light by the modulation of the L CD 24 for R.
  • the phase element is a one-to-two wavelength plate in order to simplify the configuration of the phase element.
  • the present invention is not limited to this, and the G light reflected by the first dichroic mirror May be converted from S-polarized light (or P-polarized light) to P-polarized light (or S-polarized light) and output.
  • a glass plate 80 whose plate surface is arranged at 45 ° with respect to the incident direction of G light, and a total reflection film 8 on the G light incident surface of the glass plate 80
  • the present invention can also be applied to a case where the phase element 46a is constituted by the quarter-wave film 84 adhered through the layer 2.
  • the glass plate 80 and the total reflection film 82 constitute a total reflection mirror, and correspond to the total reflection mirror 50 in FIGS. 2 to 5.
  • the G light reflected by the first dichroic mirror 42 is first converted from S-polarized light (or P-polarized light) into circularly-polarized light by passing through a 14-wavelength film 84, and then is converted into a circularly-polarized light.
  • the light is converted from circularly polarized light into P-polarized light (or S-polarized light) by being reflected by the reflective film 82 and passing through the quarter-wave film 84, and the second dike opening mirror 44 (or 44a) (FIG. 6) Is omitted).
  • the reflecting surface of a total reflection mirror (a total reflection mirror composed of a glass plate 80 and a total reflection film 82) corresponding to the total reflection mirror 50 of FIGS. Since the phase element is formed by fixing the Z4 wavelength film 84, a device (holding tool) for holding the 12-wavelength plate 46 shown in FIGS. The weight can be reduced, and the optical path length can be shortened by eliminating the space for providing the 12-wavelength plate 46.
  • the two-polarized beam splitter is composed of a polarized beam-split prism with a polarizing film fixed between the junction slopes of two right-angle prisms, and enters the first and second polarized beam splitters.
  • the incident and exit angles of the emitted light are vertical has been described, the present invention is not limited to this. It can also be used in the case of an evening plate.
  • phase element 46 is inserted between the first dichroic mirror 42 and the total reflection mirror 150
  • present invention is not limited to this.
  • phase element 46 when the phase element 46 is inserted between the total reflection mirror 50 and the second dichroic mirror 44, the phase element 46 is connected to the first dich-opening mirror. It can also be used when inserted between 42 and the total reflection mirror 48, or when the phase element 46 is inserted between the total reflection mirror 48 and the second dichroic mirror 44. .
  • the total reflection mirror 48 is replaced with the one shown in FIG. It can also be used for the case where the phase element 46a is replaced.
  • phase element 46 when the phase element 46 is inserted between the total reflection mirror 50 and the second dichroic mirror 44a, the phase element 46 is connected to the first dich port.
  • the phase mirror 46 is inserted between the third dichroic mirror 62 and the third dichroic mirror 62, or when the phase element 46 is inserted between the third dichroic mirror 62 and the second dichroic mirror 44a. Can also be used.
  • a dichroic mirror (for example, 42 and 44 in FIG. 2 or FIG. 3) is used as a component for separating the first, second, and third color lights in a predetermined direction in the color separation element.
  • a dichroic mirror for example, 42 and 44 in FIG. 2 or FIG. 3
  • the present invention is not limited to this, and the first, second
  • the present invention can be applied to a case where a prism is used instead of a dichroic mirror as a component for separating the third color light in a predetermined direction.
  • the present invention is not limited to this, and light of other different three colors may be used. Or a color in which the order of red, blue, and green lights is different.
  • the first color light is blue light
  • the second color light is green light
  • the third color light is red light.
  • the present invention can also be used for Industrial applicability
  • the reflection type liquid crystal projector according to the present invention can reduce the number of polarization beam splitters conventionally required to three, and does not require the use of an expensive cross prism as a color combining element. It can be used for reduction and weight reduction. Further, by forming the polarizing beam splitter with a polarizing beam splitter prism, it is possible to make the incidence and emission angles of light entering and exiting the polarizing beam splitter vertical and eliminate aberration. Further, by forming the first and second polarizing beam splitters and the dichroic prism with an integrated prism block, the number of parts can be reduced and the assembly can be facilitated.

Description

明 細 書 反射型液晶プロジェクタ 技術分野
本発明は、 第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネル （例えば R、 B、 G用の反射型 液晶パネル） で表示された第 1、 第 2、 第 3色光 （例えば R、 B、 G光） の画像 を合成し、 投射レンズでスクリーンに投射してカラー画像を表示する反射型液晶 プロジェクタに関するものである。 背景技術
従来の反射型液晶プロジェクタは第 1図に示すように構成されていた。
すなわち、 光源 1 0から出力した白色光を偏光変換素子 1 2で S偏光光に変換 し、 この S偏光光をクロスダイクロイツクミラー 1 4で R光 （赤色光） と B、 G 光 （青色、 緑色光） に分離 （分解ともいう。 ） し、 この B、 G光を全反射ミラー 1 6でダイクロイツクミラー 1 8に導き、 このダイクロイツクミラー 1 8で B光 と G光に分離する。
分離後の R光を全反射ミラー 2 0で第 1偏光ビームスプリツ夕 （以下単に第 1 P B Sという。 ） 2 2に導き、 その偏光膜で反射して R画像表示の反射型液晶パ ネル （以下単に R用 L C Dという。 ） 2 4に照射し、 その反射光 （この反射光は S偏光から P偏光に変換されている。 ） を透過して出力する。
分離後の B光を第 2偏光ビームスブリツ夕 （以下単に第 2 P B Sという。 ） 2 6の偏光膜で反射して B画像表示の反射型液晶パネル （以下単に B用 L C Dとい う。 ） 2 8に照射し、 その反射光 （この反射光は S偏光から P偏光に変換されて いる。 ） を透過して出力する。
分離後の G光を第 3偏光ビームスプリッタ （以下単に第 3 P B Sという。 ） 3 0の偏光膜で反射して G画像表示の反射型液晶パネル （以下単に G用 L C Dとい う。 ） 3 2に照射し、 その反射光 （この反射光は S偏光から P偏光に変換されて いる。 ） を透過して出力する。 クロスプリズム 34によって、 第 1、 第 2 P B S 2 2、 2 6から出力した R、 B光を反射するとともに、 第 3 P B S 3 0から出力した G光を透過して R、 B、 G光を合成し、 合成光を投射レンズ 3 6でスクリーン （図示省略） に投射して力 ラー画像を表示していた。
しかしながら、 第 1図に示した従来の反射型液晶プロジェクタは次のような問 題点があった。
( 1 ) 色合成素子として高価なクロスプリズム 34を必要とするので、 装置の 価格が高くなる。 すなわち、 クロスプリズム 34は 4つの部品を合わせて作るの で歩留まりが悪く高価になるとともに重くなるからである。
( 2 ) 偏光ビームスプリッ夕として第 1 P B S 2 2、 第 2 P B S 2 6、 第 3 P
B S 3 0の 3つも必要とするので、 装置の価格が高くなるとともに重くなる。 本発明は、 上述の問題点に鑑みてなされたもので、 高価なクロスプリズムを不 要とし、 必要とする偏光ビームスプリツ夕の数を少なくすることによって、 価格 低減化と軽量化を図ることのできる反射型液晶プロジェクタを提供することを目 的とするものである。 発明の開示
本発明は、 第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネル （例えば R、 B、 G用の L CD) で表示された第 1、 第 2、 第 3色光 （例えば R、 B、 G光） の画像を合成し、 投 射レンズでスクリーンに投射してカラー画像を表示する反射型液晶プロジェクタ において、 白色光を出力する光源と、 この光源から出力した白色光を S偏光光又 は P偏光光の一方の偏光光に変換して出力する偏光変換素子と、 この偏光変換素 子から出力した偏光光から第 1、 第 2、 第 3色光を分離するとともに、 第 1、 第 2、 第 3色光のうちの 2つの色光 （例えば B、 G光） を偏光方向の異なる色光に して同一方向へ出力し、 残りの 1つの色光 （例えば R光） を 2つの色光 （例えば B、 G光） の出力方向と垂直な方向へ出力する色分離素子と、 この色分離素子か ら同一方向へ出力した 2つの色光の一方 （例えば G光） を透過するとともに他方 (例えば B光） を反射し、 第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネルのうちの対応した 反射型液晶パネル （例えば G、 B用の L CD) に照射してその反射光を出力する 第 1偏光ビームスプリツ夕と、 色分離素子から出力した残りの 1つの色光 （例え ば R光） を第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネルのうちの対応した反射型液晶パネ ル （例えば R用の L C D ) に照射してその反射光を出力する第 2偏光ビームスプ リツ夕と、 第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕から出力した第 1、 第 2、 第 3色光 を合成して投射レンズに出力するダイクロイツクプリズムとを具備してなること を特徴とする。
このような構成において、 偏光変換素子によって光源から出力した白色光が S 偏光光又は P偏光光の一方の偏光光 （例えば s偏光光） に変換され、 この偏光光 は、 色分離素子によって、 第 1、 第 2、 第 3色光に分離されるとともに、 第 1 、 第 2、 第 3色光のうちの 2つの色光 （例えば B、 G光） を偏光方向の異なる色光 にして同一方向へ出力し、 残りの 1つの色光 （例えば R光） を 2つの色光 （例え ば B、 G光） の出力方向と垂直な方向へ出力する。 色分離素子から同一方向へ出 力した 2つの色光 （例えば G、 B光） は、 第 1偏光ビームスプリツ夕によって対 応した反射型液晶パネル （例えば G、 B用の L C D ) に照射し、 その反射光がダ ィクロイツクプリズムに出力する。色分離素子で分離された残りの 1つの色光（例 えば R光） は第 2偏光ビームスプリツ夕によって対応した反射型液晶パネル （例 えば R用の L C D ) に照射し、その反射光がダイクロイツクプリズムに出力する。 このダイクロイツクプリズムによって第 1、 第 2偏光ビームスブリツ夕から出力 した第 1、 第 2、 第 3色光が合成され、 この合成光が投射レンズを介してスクリ ーンに投射され、 カラー画像が表示される。
このため、従来 3つ必要とした偏光ビームスプリッタを 2つにすることができ、 色合成素子として高価なクロスプリズムを使用する必要がないので、 価格低減化 と軽量化を図ることができる。
色分離素子の構成を簡単にするために、 色分離素子を第 1、 第 2ダイクロイツ クミラー、 第 1、 第 2全反射ミラー及び位相素子で構成し、 第 1ダイクロイツク ミラーによって偏光変換素子から出力した偏光光のうちの第 1、 第 2色光を透過 し第 3色光を反射し、 第 1全反射ミラーによって第 1ダイクロイツクミラーを透 過した第 1、 第 2色光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射し、 第 2全反射ミラーによつ て第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射し、 第 2ダイクロイツクミラーによって第 1全反射ミラーで反射した第 1、 第 2色光 の一方を透過し他方を反射して出力するとともに、 第 2全反射ミラーで反射した 第 3色光を反射して出力し、 位相素子によって次の （ 1 ) 又は （ 2 ) に記述する 作用を行う。
( 1 ) 第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光が第 2全反射ミラーを介 して第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に位相素子を挿入し、 この位 相素子によって第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光の偏光方向を変換 する （例えば S偏光光から P偏光光に変換する） 。
( 2 ) 第 1ダイクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2色光が第 1全反射ミラ —を介して第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に位相素子を挿入し、 この位相素子によって第 1ダイクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2色光の少 なくとも一方の偏光方向を変換する （例えば S偏光光から P偏光光に変換する） 。 色分離素子の構成を簡単にするために、 色分離素子を第 1、 第 2、 第 3ダイク 口イツクミラー、 全反射ミラー及び位相素子で構成し、 第 1ダイクロイツクミラ —によって偏光変換素子から出力した偏光光のうちの第 1、 第 2色光を透過し第 3色光を反射し、 第 3ダイクロイツクミラーによって第 1ダイクロイツクミラー を透過した第 1、 第 2色光の一方を透過し他方を反射し、 全反射ミラーによって 第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射し、 第 2ダイクロイツクミラーによって第 3ダイクロイツクミラーで反射した色光を 透過するとともに、 全反射ミラーで反射した第 3色光を反射して同一方向へ出力 し、 位相素子によって次の （ 1 ) 、 （ 2 ) 又は （ 3 ) に記述する作用を行う。
( 1 ) 第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光が第 2全反射ミラーを介 して第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に位相素子を挿入し、 この位 相素子によって第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光の偏光方向を変換 する （例えば S偏光光から P偏光光に変換する） 。
( 2 ) 第 1ダイクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2色光が第 3ダイクロイ ックミラーに達するまでの光路に位相素子を挿入し、 この位相素子によって第 1 ダイクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2色光の少なくとも一方の偏光方向を 変換する （例えば S偏光光から P偏光光に変換する） 。 ( 3 ) 第 3ダイクロイツクミラーで反射した色光が第 2ダイクロイツクミラー に達するまでの光路に位相素子を挿入し、 この位相素子によって第 3ダイクロイ ックミラーで反射した色光の偏光方向を変換する （例えば S偏光光から P偏光光 に変換する） 。
第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕で生じる収差をなくすために、 第 1、 第 2偏 光ビームスプリッ夕を第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕プリズムで形成する。 す なわち、 第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕に入出射する光の入出射角を垂直とし て、 入出射角が非垂直の場合に生じる収差をなくすことができる。
必要とする部品数を少なく して組立てを容易にするために、 第 1、 第 2偏光ビ 一ムスプリッ夕プリズム及びダイクロイツクプリズムを、 これらを一体化したプ リズムブロックで形成する。 すなわち、 第 1、 第 2偏光ビームスブリツタブリズ ム及びダイクロイツクブリズムを一体化したプリズムブロックで形成して部品数 を少なくし組立てを容易にすることができる。
位相素子の構成を簡単にするために、 位相素子を、 板面が入射する色光に対し て垂直に配置された 1ノ 2波長板とする。
位相素子を保持するための器具 （保持具） を不要として更なる低価格化及び軽 量化を図るとともに、 光路長を短くするために、 位相素子を、 反射面が入射する 色光に対して 4 5 ° に配置された全反射ミラーと、 この全反射ミラーの反射面に 固着された 1 4波長フィルムとで構成する。 すなわち、 全反射ミラーの反射面 に 1 4波長フィルムを固着して位相素子とすることによって、 位相素子を保持 するための器具を不要として更なる低価格化及び軽量化を図ることができるとと もに、 位相素子を独立して設けるためのスペースを不要として光路長を短くする ことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 従来例を示す構成図である。
第 2図は、 本発明による反射型液晶プロジェクタの第 1実施例を示す構成図で ある。
第 3図は、 本発明による反射型液晶プロジェクタの第 2実施例を示す構成図で ある。
第 4図は、 本発明による反射型液晶プロジェクタの第 3実施例を示す構成図で ある。
第 5図は、 本発明による反射型液晶プロジェクタの第 4実施例を示す構成図で ある。
第 6図は、 位相素子の他の実施例を示す構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施例を図面により説明する。
第 2図は本発明による反射型液晶プロジェクタの一実施例を示すもので、 第 1 図と同一部分は同一符号とし説明を省略又は簡略する。
第 2図において、 1 0は光源、 1 2は偏光変換素子、 2 4、 2 8、 3 2は第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネルの一例としての赤、 青、 緑色光用の反射型液晶パネ ル （以下単に R、 B、 G用 L C Dという。 ） 、 3 6は投射レンズである。
前記光源 1 0は白色光を出力し、 前記偏光変換素子 1 2は前記光源 1 0から出 力した白色光を S偏光光に変換して出力し、 前記 R、 B、 G用 L C D 2 4、 2 8、 3 2は、 図示を省略した表示制御回路からの映像信号によって、 第 1、 第 2、 第 3色光の一例としての赤、 青、 緑色光 （以下単に R、 B、 G光という。 ） の画像 を表示する。
4 0は色分離素子 （色分解素子ともいう。 ） で、 この色分離素子 4 0は、 第 1、 第 2ダイクロイツクミラー 4 2、 4 4、 1 2波長板 4 6及び第 1、 第 2全反射 ミラー 4 8、 5 0で構成されている。 前記 1 / 2波長板 4 6は位相素子の一例で ある。
前記第 1ダイクロイツクミラー 4 2は、 前記偏光変換素子 1 2から出力した S 偏光光について、 R、 B光を透過し、 G光を反射する。
前記 1 Z 2波長板 4 6は前記第 1ダイクロイツクミラー 4 2で反射した G光を S偏光光から P偏光光に変換して出力する。
前記第 1全反射ミラー 4 8は前記第 1ダイクロイツクミラー 4 2を透過した R、 B光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射する。 前記第 2全反射ミラー 5 0は前記 1 / 2波長板 4 6から出力した G光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射する。
前記第 2ダイクロイツクミラー 44は、 前記第 1全反射ミラー 4 8で反射した R光を反射するとともに、 前記第 1全反射ミラー 4 8で反射した B光を透過し、 さらに前記第 2全反射ミラー 5 0で反射した G光を反射する。
5 2、 54は第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕の一例としての第 1、 第 2偏光 ビームスプリッタプリズム （以下単に第 1、 第 2 P B Sという。 ） 、 5 6はダイ クロイツクプリズムである。
前記第 1 P B S 5 2は、 前記第 2ダイクロイツクミラー 44を透過した B光を 反射して B用 L CD 2 8に照射するとともに、 その反射光 （B用 L CD 2 8の変 調で P偏光光に変化している。 ） を透過して出力し、 さらに前記第 2ダイクロイ ックミラー 44で反射した G光を透過して G用 L CD 3 2に照射するとともに、 その反射光 （G用 L CD 3 2の変調で S偏光光に変化している。 ） を反射して出 力する。
前記第 2 P B S 5 4は、 前記第 2ダイクロイツクミラー 44で反射した R光を 反射して R用 L C D 2 4に照射するとともに、 その反射光 （R用 L CD 24の変 調で P偏光光に変化している。 ） を透過して出力する。
前記ダイクロイツクプリズム 5 6は、 前記第 1 P B S 5 2から出力した B、 G 光と、 前記第 2 P B S 54から出力した R光とを合成して前記投射レンズ 3 6へ 出力する。
つぎに第 2図の作用を説明する。
( 1 )光源 1 0から出力した白色光は偏光変換素子 1 2で S偏光光に変換され、 第 1ダイクロイツクミラー 4 2で R、 B光と G光に分離される。
分離後の R、 B光は、 第 1全反射ミラー 4 8で案内されて第 2ダイクロイツク ミラー 44に入射する。
分離後の G光は、 1ノ 2波長板 4 6で P偏光光に変換され、 第 2全反射ミラー 5 0で案内されて第 2ダイクロイツクミラー 44に入射する。
入射した B光は第 2ダイクロイツクミラー 44を透過して第 1 P B S 5 2に入 力し、 入射した G光は第 2ダイクロイツクミラー 44で反射して第 1 P B S 5 2 に入力する。 入射した R光は第 2ダイクロイツクミラー 44で反射して第 2 P B S 54に入力する。
(2) 第 1 P B S 5 2に入力した B光は、 その偏光膜で反射して B用 L CD 2 8に入射し、 その反射光が偏光膜を透過して出力する。 このとき、 B用 L CD 2 8からの反射光は、 B用 L CD 2 8の変調で P偏光光に変化している。
第 1 P B S 5 2に入力した G光は、 その偏光膜を透過して G用 L CD 3 2に入 力し、 その反射光が偏光膜で反射して出力する。 このとき、 G用 L CD 3 2から の反射光は、 G用 L C D 3 2の変調で S偏光光に変化している。
第 2 P B S 54に入力した R光は、 その偏光膜で反射して R用 L C D 2 4に入 射し、 その反射光が偏光膜を透過して出力する。 このとき、 R用 L CD 2 4から の反射光は、 R用 L CD 24の変調で P偏光光に変化している。
( 3 ) 第 1 P B S 5 2から出力した B、 G光と、 第 2 P B S 54から出力した R光とは、 ダイクロイツクプリズム 5 6で合成され、 この合成光が投射レンズ 3 6でスクリーン （図示省略） に投射され、 カラー画像が表示される。
前記実施例では、 第 1、 第 2偏光ビームスプリッタプリズム、 ダイクロイツク プリズムがそれぞれ別部品で構成されている場合について説明したが、 本発明は これに限るものでなく、 第 1、 第 2偏光ビームスプリッタプリズム及びダイク口 イツクプリズムを、 これらを一体化したプリズムブロックで構成した場合につい ても利用することができる。
例えば、 第 3図に示すように、 第 1図の第 1、 第 2 PB S 5 2、 5 4及びダイ クロイツクプリズム 5 6の代わりにプリズムブロック 6 0を設けた場合について も本発明を利用することができる。 この場合、 必要とする部品点数を少なくして 組立てを容易にすることができる。
前記実施例では、 色分離素子の構成を簡単にするために、 色分離素子を第 1、 第 2ダイクロイツクミラー、 位相素子及び第 1、 第 2全反射ミラ一で構成した場 合について説明したが、 本発明はこれに限るものでなく、 色分離素子は、 偏光変 換素子から出力した偏光光 （例えば S偏光光） から R、 B、 G光を分離するとと もに、 G光を一方の偏光光から他方の偏光光に変換し、 かつ R光と B、 G光の出 力方向を垂直にするとともに B、 G光の出力方向を同一として出力するものであ ればよい。
例えば、 第 4図に示すように、 色分離素子 40 aを、 第 1、 第 2、 第 3ダイク 口イツクミラー 4 2、 44 a、 6 2、 1ノ 2波長板 4 6及び全反射ミラー 5 0で 構成した場合についても利用することができる。
第 4図において、 第 1ダイクロイツクミラー 4 2は、 偏光変換素子 1 2から出 力した S偏光光について R、 B光を透過し、 G光を反射する。
1 2波長板 4 6は第 1ダイクロイツクミラー 4 2で反射した G光を S偏光光 から P偏光光に変換して出力する。
第 3ダイクロイツクミラー 6 2は第 1ダイクロイツクミラー 4 2を透過した R、 B光のうちの R光を透過し、 B光を反射する。
第 2ダイクロイツクミラー 44 aは、 第 3ダイクロイツクミラー 6 2で反射し た B光を透過するとともに、 1 2波長板 4 6から出力し全反射ミラー 5 0で案 内された G光を反射する。
R、 B、 G用 L CD 24、 2 8、 3 2、 第 1、 第 2 P B S 5 2、 54、 ダイク ロイックプリズム 5 6及び投射レンズ 3 6の構成及び作用は図 1の場合と同様な ので説明を省略する。
また、 第 4図では、 第 3ダイクロイツクミラー 6 2と第 1 P B S 5 2の間隔、 第 1 P B S 5 2とダイクロイツクプリズム 5 6の間隔、 及び第 2 P B S 54とダ ィクロイツクプリズム 5 6の間隔を第 2図の場合より長くすることによって、 R、 B、 G用 L CD 24、 2 8、 3 2のそれぞれで変調された R、 B、 G光が、 R、 B、 G用 L CD 24、 2 8、 3 2で反射してから色合成のためのダイクロイツク プリズム 5 6に至るまでの光路長が等しくなるように構成されている。
前記実施例では、 色分離素子の構成を簡単にするために、 偏光変換素子は光源 から出力した白色光を S偏光光に変換する構成とした場合について説明したが、 本発明はこれに限るものでなく、 偏光変換素子が光源から出力した白色光を P偏 光光に変換する構成とした場合についても本発明を利用することができる。
例えば、 第 5図に示すように、 第 2図〜第 4図の偏光変換素子 1 2の代わりに、 光源 1 0から出力した白色光を P偏光光に変換して出力する偏光変換素子 1 2 a を設け、 色分離素子 40 bを第 4図の色分離素子 4 O aに直角ミラー 7 0を加え た構成とする。
第 5図において、 直角ミラ一 7 0は、 9 0 ° の角度をもって配置された全反射 ミラー 7 2、 74と、 この全反射ミラー 7 2、 74の入射側に配置されたリレー レンズ 7 6、 7 8とで構成され、 入射光を平行且つ逆方向の光として反射する。 つぎに第 5図の作用を説明する。
( 1 ) 光源 1 0から出力した白色光は偏光変換素子 1 2 aで P偏光光に変換さ れ、 第 1ダイクロイツクミラー 4 2で R、 B光と G光に分離される。
第 1ダイクロイツクミラー 4 2で分離された R、 B光は、 第 3ダイクロイツク ミラー 6 2で R光と B光に分離される。
第 3ダイクロイツクミラー 6 2で分離された R光は、 リレーレンズ 7 6、 全反 射ミラー 7 2、 リレーレンズ 7 8及び全反射ミラー 7 4によって、 平行且つ逆方 向の光となって第 1 P B S 5 2に入力する。
第 5図では、 R光が R用 L C D 24に至るまでの距離が B、 G光が B、 G用 L CD 2 8、 3 2に至るまでの距離より長いので、 リレーレンズ 7 6、 7 8で R光 を収束調整することによって、 光源 1 0から R、 B、 G用 L CD 24、 2 8、 3 2のそれぞれに照射する光量の均一化を図っている。
第 3ダイクロイツクミラー 6 2で分離された B光は、 第 2ダイクロイツクミラ 一 44 aを透過して第 2 P B Sに入力する。
第 1ダイクロイツクミラー 4 2で分離された G光は、 1 2波長板 4 6で S偏 光光に変換され、 全反射ミラ一 5 0で反射して第 2ダイクロイツクミラー 44 a に入力し、 この第 2ダイクロイツクミラー 44 aで反射して第 2 P B Sに入力す る。
(2) 第 1 P B S 5 2に入力した B光は、 その偏光膜を透過して B用 L C D 2 8に入射し、 その反射光が偏光膜で反射して出力する。 このとき、 B用 L CD 2 8からの反射光は、 B用 L CD 2 8の変調で S偏光光に変化している。
第 1 P B S 5 2に入力した G光は、 その偏光膜で反射して G用 L C D 3 2に入 力し、 その反射光が偏光膜を透過して出力する。 このとき、 G用 L CD 3 2から の反射光は、 G用 L CD 3 2の変調で P偏光光に変化している。
第 2 P B S 54に入力した R光は、 その偏光膜を透過して R用 L C D 24に入 射し、 その反射光が偏光膜で反射して出力する。 このとき、 R用 L CD 24から の反射光は、 R用 L CD 24の変調で S偏光光に変化している。
( 3) 第 1 P B S 5 2から出力した B、 G光と、 第 2 P B S 54から出力した R光とは、 ダイクロイツクプリズム 5 6で合成され、 合成光が投射レンズ 3 6で スクリーンに投射され、 カラー画像が表示される。
前記実施例では、 位相素子の構成を簡単にするために位相素子が 1ノ 2波長板 の場合について説明したが、 本発明はこれに限るものでなく、 第 1ダイクロイツ クミラーで反射した G光を S偏光光 （又は P偏光光） から P偏光光 （又は S偏光 光） に変換して出力するものであってもよい。
例えば、 第 6図に示すように、 板面が G光の入射方向に対して 4 5 ° に配置さ れたガラス板 8 0と、 このガラス板 8 0の G光入射面に全反射膜 8 2を介して固 着された 1 /4波長フィルム 84とによって、 位相素子 4 6 aを構成した場合に ついても本発明を利用することができる。 このガラス板 8 0と全反射膜 8 2は全 反射ミラーを構成し、 第 2図〜第 5図の全反射ミラー 5 0に相当している。 第 6図の場合、 第 1ダイクロイツクミラー 4 2で反射した G光は、 まず 1 4 波長フィルム 84を通過することによって S偏光光 （又は P偏光光） から円偏光 光に変換され、 ついで全反射膜 8 2で反射し 1 /4波長フィルム 84を通過する ことによって円偏光光から P偏光光 （又は S偏光光） に変換され、 第 2ダイク口 イツクミラー 44 (又は 44 a) (第 6図では省略） 側へ出力される。
第 6図に示した実施例では、 第 2図〜第 5図の全反射ミラー 5 0に相当する全 反射ミラー （ガラス板 80と全反射膜 8 2からなる全反射ミラー） の反射面に 1 Z4波長フィルム 84を固着して位相素子を形成しているので、 第 2図〜第 5図 の 1 2波長板 4 6を保持するための器具 （保持具） を不要として更なる低価格 化及び軽量化を図ることができるとともに、 この 1 2波長板 4 6を設けるため のスペースを不要として光路長を短くすることができる。
第 2図、 第 4図又は第 5図に示した実施例では、 第 1、 第 2偏光ビームスプリ ッ夕への入出射角が非垂直の場合に生じる収差をなくすために、 第 1、 第 2偏光 ビームスプリツ夕を、 2つの直角プリズムの接合斜面間に偏光膜を固着してなる 偏光ビームスプリツ夕プリズムで構成し、 第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕に入 出射する光の入出射角を垂直とした場合について説明したが、 本発明はこれに限 るものでなく、 第 1、 第 2偏光ビームスプリッタを透明平板上に偏光膜を固着し た偏光ビームスプリッ夕プレートで構成した場合についても利用できる。
前記実施例では、 位相素子 4 6が第 1ダイクロイツクミラー 4 2と全反射ミラ 一 5 0の間に挿入された場合について説明したが、 本発明はこれに限るものでは ない。
例えば、 第 2図、 第 3図の実施例では、 位相素子 4 6が全反射ミラー 5 0と第 2ダイクロイツクミラー 4 4の間に挿入された場合、 位相素子 4 6が第 1ダイク 口イツクミラー 4 2と全反射ミラー 4 8の間に挿入された場合、 又は位相素子 4 6が全反射ミラー 4 8と第 2ダイクロイツクミラー 4 4の間に挿入された場合に ついても利用することができる。
また、 第 2図、 第 3図の実施例では、 第 1ダイクロイツクミラー 4 2 と全反射 ミラー 5 0の間に位相素子 4 6を揷入する代わりに、 全反射ミラー 4 8を図 5の 位相素子 4 6 aで置換した場合についても利用することができる。
また、 第 4図、 第 5図の実施例では、 位相素子 4 6が全反射ミラー 5 0と第 2 ダイクロイツクミラー 4 4 aの間に挿入された場合、 位相素子 4 6が第 1ダイク 口イツクミラー 4 2と第 3ダイクロイツクミラー 6 2の間に挿入された場合、 又 は位相素子 4 6が第 3ダイクロイツクミラー 6 2と第 2ダイクロイツクミラー 4 4 aの間に挿入された場合についても利用することができる。
前記実施例では、 色分離素子内で第 1、 第 2、 第 3色光を所定方向へ分離する ための構成要素としてダイクロイツクミラー （例えば第 2図又は第 3図の 4 2及 び 4 4、 若しくは第 4図又は第 5図の 4 2、 4 4 a及び 6 2 ) を用いた場合につ いて説明したが、 本発明はこれに限るものでなく、 色分離素子内で第 1、 第 2、 第 3色光を所定方向へ分離するための構成要素として、 ダイクロイツクミラーの 代わりにプリズムを用いた場合についても利用することができる。
前記実施例では、 第 1、 第 2、 第 3色光が赤、 青、 緑色光の場合について説明 したが、 本発明はこれに限るものでなく、 その他の異なる 3色の光であってもよ く、 又は赤、 青、 緑色光の順序を異ならせた色であってもよい。
例えば、 第 1色光を青色光、 第 2色光を緑色光、 第 3色光を赤色光とした場合 についても本発明を利用することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明による反射型液晶プロジェクタは、 従来 3つ必要とした 偏光ビームスプリッ夕を 2つにすることができ、 色合成素子として高価なクロス プリズムを使用する必要がないので、価格低減化と軽量化を図るのに利用できる。 また、 偏光ビームスプリッ夕を偏光ビームスプリッ夕プリズムで形成することに よって、 偏光ビームスプリツ夕に入出射する光の入出射角を垂直とし収差をなく すのに利用できる。 また、 第 1、 第 2偏光ビームスプリツ夕及びダイクロイツク プリズムを一体化したプリズムブロックで形成することによって、 部品数を少な くして組立てを容易にするのに利用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネルで表示された第 1、 第 2、 第 3色光の画 像を合成し、 投射レンズでスクリーンに投射してカラー画像を表示する反射型液 晶プロジェクタにおいて、 白色光を出力する光源と、 この光源から出力した白色 光を S偏光光又は P偏光光の一方の偏光光に変換して出力する偏光変換素子と、 この偏光変換素子から出力した偏光光から第 1、 第 2、 第 3色光を分離するとと もに、 第 1、 第 2、 第 3色光のうちの 2つの色光を偏光方向の異なる色光にして 同一方向へ出力し、 残りの 1つの色光を前記 2つの色光の出力方向と垂直な方向 へ出力する色分離素子と、 この色分離素子から同一方向へ出力した 2つの色光の 一方を透過するとともに他方を反射し、 前記第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネル のうちの対応した反射型液晶パネルに照射してその反射光を出力する第 1偏光ビ 一ムスプリッ夕と、 前記色分離素子から出力した残りの 1つの色光を前記第 1、 第 2、 第 3反射型液晶パネルのうちの対応した反射型液晶パネルに照射してその 反射光を出力する第 2偏光ビームスプリツ夕と、 前記第 1、 第 2偏光ビームスプ リツ夕から出力した第 1、 第 2、 第 3色光を合成して前記投射レンズに出力する ダイクロイツクプリズムとを具備してなることを特徴とする反射型液晶プロジェ クタ。
2 . 色分離素子は、 偏光変換素子から出力した偏光光につき第 1、 第 2色光を透 過し第 3色光を反射する第 1ダイクロイツクミラーと、 この第 1ダイクロイツク ミラーを透過した第 1、 第 2色光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射する第 1全反射ミ ラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲した方 向へ反射する第 2全反射ミラーと、 前記第 1全反射ミラーで反射した第 1、 第 2 色光の一方を透過し他方を反射して出力するとともに、 前記第 2全反射ミラーで 反射した第 3色光を反射して出力する第 2ダイクロイツクミラーと、 前記第 1ダ ィクロイツクミラーで反射した第 3色光が前記第 2全反射ミラーを介して前記第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に挿入された位相素子とからなり、 この位相素子により前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光の偏光方 向を変換してなる請求の範囲第 1項記載の反射型液晶プロジェクタ。
3 . 色分離素子は、 偏光変換素子から出力した偏光光につき第 1、 第 2色光を透 過し第 3色光を反射する第 1ダイクロイツクミラーと、 この第 1ダイクロイツク ミラーを透過した第 1、 第 2色光を 9 0 ° 屈曲した方向へ反射する第 1全反射ミ ラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲した方 向へ反射する第 2全反射ミラーと、 前記第 1全反射ミラーで反射した第 1、 第 2 色光の一方を反射し他方を透過して出力するとともに、 前記第 2全反射ミラーで 反射した第 3色光を反射して出力する第 2ダイクロイツクミラーと、 前記第 1ダ ィクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2色光が前記第 1全反射ミラーを介して 前記第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に挿入された位相素子とから なり、 この位相素子により前記第 1ダイクロイツクミラーを透過した第 1、 第 2 色光の少なく とも一方の偏光方向を変換してなる請求の範囲第 1項記載の反射型 液晶プロジェクタ。
4 . 色分離素子は、 偏光変換素子から出力した偏光光につき第 1、 第 2色光を透 過し第 3色光を反射する第 1ダイクロイツクミラーと、 この第 1ダイクロイツク ミラーを透過した第 1、 第 2色光の一方を透過し他方を反射する第 3ダイクロイ ックミラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲 した方向へ反射する全反射ミラーと、 前記第 3ダイクロイツクミラーで反射した 色光を透過するとともに、 前記全反射ミラーで反射した第 3色光を反射して同一 方向へ出力する第 2ダイクロイツクミラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで 反射した第 3色光が前記第 2全反射ミラーを介して前記第 2ダイクロイツクミラ 一に達するまでの光路に挿入された位相素子とからなり、 この位相素子により前 記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光の偏光方向を変換してなる請求 の範囲第 1項記載の反射型液晶プロジェクタ。
5 . 色分離素子は、 偏光変換素子から出力した偏光光につき第 1、 第 2色光を透 過し第 3色光を反射する第 1ダイクロイツクミラーと、 この第 1ダイクロイツク ミラーを透過した第 1、 第 2色光の一方を透過し他方を反射する第 3ダイクロイ ックミラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲 した方向へ反射する全反射ミラーと、 前記第 3ダイクロイツクミラーで反射した 色光を透過するとともに、 前記全反射ミラーで反射した第 3色光を反射して同一 方向へ出力する第 2ダイクロイツクミラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーを 透過した第 1、 第 2色光が前記第 3ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に 挿入された位相素子とからなり、 この位相素子により前記第 1ダイクロイツクミ ラーを透過した第 1、 第 2色光の少なく とも一方の偏光方向を変換してなる請求 の範囲第 1項記載の反射型液晶プロジェクタ。
6 . 色分離素子は、 偏光変換素子から出力した偏光光につき第 1、 第 2色光を透 過し第 3色光を反射する第 1ダイクロイツクミラーと、 この第 1ダイクロイツク ミラーを透過した第 1、 第 2色光の一方を透過し他方を反射する第 3ダイクロイ ックミラーと、 前記第 1ダイクロイツクミラーで反射した第 3色光を 9 0 ° 屈曲 した方向へ反射する全反射ミラーと、 前記第 3ダイクロイツクミラーで反射した 色光を透過するとともに、 前記全反射ミラーで反射した第 3色光を反射して同一 方向へ出力する第 2ダイクロイツクミラーと、 前記第 3ダイクロイツクミラーで 反射した色光が前記第 2ダイクロイツクミラーに達するまでの光路に挿入された 位相素子とからなり、 この位相素子により前記第 3ダイクロイツクミラーで反射 した色光の偏光方向を変換してなる請求の範囲第 1項記載の反射型液晶プロジェ クタ。
7 . 第 1、 第 2偏光ビームスプリッ夕を第 1、 第 2偏光ビームスプリッ夕プリズ ムで形成してなる請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項、 第 4項、 第 5項又は第 6 項記載の反射型液晶プロジェクタ。
8 . 第 1、 第 2偏光ビームスプリッタプリズム及びダイクロイツクプリズムを、 これらを一体化したプリズムブロックで形成してなる請求の範囲第 7項記載の反 射型液晶プロジェクタ。
9 . 位相素子は、 板面が入射する色光に対して垂直に配置された 1ノ 2波長板と してなる請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項、 第 4項、 第 5項、 第 6項又は第 8 項記載の反射型液晶プロジェクタ。
1 0 . 位相素子は、 板面が入射する色光に対して垂直に配置された 1 2波長板 としてなる請求の範囲第 7項記載の反射型液晶プロジェクタ。
1 1 . 位相素子は、 反射面が入射する色光に対して 4 5 ° に配置された全反射ミ ラーと、 この全反射ミラーの反射面に固着された 1 Z 4波長フィルムとからなる 請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項、 第 4項、 第 5項、 第 6項又は第 8項記載の 反射型液晶プロジェクタ。
1 2 . 位相素子は、 反射面が入射する色光に対して 4 5 ° に配置された全反射ミ ラーと、 この全反射ミラーの反射面に固着された 1ノ 4波長フィルムとからなる 請求の範囲第 7項記載の反射型液晶プロジェクタ。
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