JP2004061599A

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Publication number: JP2004061599A
Application number: JP2002216365A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Sakai; 酒井　宏樹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】光の利用率を高めることができるプロジェクタを提供すること。また、鮮明な画像を映し出すことができるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】ダイクロイックミラー２１の前段に、偏光変換素子２４を配置する。また、ダイクロイックミラー２２の前段にも、偏光変換素子２６を配置する。偏光変換素子２４は、ダイクロイックミラー２１で反射される赤色光Ｒを選択し、赤色光Ｒの偏光方向を変換する波長選択性の素子である。また、偏光変換素子２６も、ダイクロイックミラー２２での反射される緑色光Ｇを選択し、緑色光Ｇの偏光方向を変換する波長選択性の素子である。
【選択図】　図１An object of the present invention is to provide a projector capable of increasing a light utilization rate. Another object of the present invention is to provide a projector capable of displaying a clear image.
A polarization conversion element is arranged at a stage preceding a dichroic mirror. Further, a polarization conversion element 26 is also arranged before the dichroic mirror 22. The polarization conversion element 24 is a wavelength-selective element that selects the red light R reflected by the dichroic mirror 21 and converts the polarization direction of the red light R. The polarization conversion element 26 is also a wavelength-selective element that selects the green light G reflected by the dichroic mirror 22 and changes the polarization direction of the green light G.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、光源と、この光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学系と、この色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成して光学像を形成する色合成光学系とを備えたプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタでは、光源から放射されるランダム偏光光束を効率的に利用するために、色分離光学系の前段にランダム偏光光束を一定の直線偏光光束に変換する偏光変換光学系を配置している。この偏光変換光学系としては、偏光ビームスプリッタアレイ（ＰＢＳアレイ）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、色分離光学系は、ダイクロイックミラーを備えて構成され、このダイクロイックミラーは、分離したい色光を反射し、他の色光を透過することで色分離を実現する。しかしながら、このダイクロイックミラーは、色光透過特性または反射特性が直線偏光光束の偏光方向によって差があるという問題がある。このため、ＰＢＳアレイで揃えられた光束がダイクロイックミラーに入射すると、最も適切な状態で反射／透過による色分離が行われているとは言い難い。
また、色合成光学系では、色分離光学系を構成するダイクロイックミラーの特性を逆に利用することで、色合成を達成している。具体的には、異なる方向から入射する色光の一部を反射し、他の一部を透過させる光学合成膜を用いて色合成を実現している。しかしながら、色合成光学系に入射する色光の偏光方向は、必ずしも一致していない。このため、色合成光学系から射出された光束は、色光毎に偏光方向が異なる場合があり、スクリーン上に形成された画像の画質が悪くなるという問題もある。
【０００４】
本発明の第１の目的は、光の利用率を高めることができるプロジェクタを提供することである。
本発明の第２の目的は、鮮明な画像を映し出すことができるプロジェクタを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明のプロジェクタは、光源と、この光源から射出された光束の偏光方向を揃える偏光変換光学系と、この偏光変換光学系から射出された光束を複数の色光に分離するための色分離光学素子を有する色分離光学系と、この色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成して光学像を形成する色合成光学系とを備えたプロジェクタであって、前記色分離光学素子は、分離する色光を反射して、他の色光を透過することで色分離を行い、前記色分離光学素子の前段には、前記色分離光学素子の反射色光または透過色光に応じた波長選択性を有する偏光変換素子が配置されていることを特徴とする。
【０００６】
この構成の本発明では、色分離光学素子の前段に偏光変換素子を配置しており、この偏光変換素子は、反射色光に応じた波長選択性を有しているので、最も適切な状態で反射／透過による色分離を行うことができる。例えば、色分離光学素子が、赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過させるものである場合、偏光変換素子は、Ｐ偏光光束で入射した色光のうち、赤色光のみを選択して、Ｓ偏光光束に変換する。緑色光及び青色光の偏光方向は変換されず、緑色光及び青色光は、Ｐ偏光光束のまま色分離光学素子を透過することとなる。これにより、赤色光の反射による減衰を防止でき、光の利用率が向上する。従って、より明るい投写画像を形成することができ、本願の第１の目的を達成できる。
【０００７】
また、本発明のプロジェクタは、光源と、この光源から射出された光束を複数の色光に分離するための色分離光学素子を有する色分離光学系と、この色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成して光学像を形成する色合成光学系とを備えたプロジェクタであって、前記色合成光学系は、入射する色光の波長に応じて前記色光を反射または透過する合成光学膜を備え、前記色合成光学系の光束射出側には、偏光変換素子が配置されており、前記偏光変換素子は、前記合成光学膜を透過した色光の偏光方向を変換することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、色合成光学系の光束射出側に、合成光学膜を透過する光束の偏光方向を変換する偏光変換素子を配置することで、色合成光学系から射出された光束の偏光方向を揃え、偏光スクリーンを利用することができる。従って、このスクリーンに映し出される画像を鮮明なものとすることができ、本発明の第２の目的を達成できる。
さらに、本発明のプロジェクタをリアプロジェクタとした場合、色合成光学系から射出された光束は、投写レンズを通り、投影ミラーにより反射されて、スクリーンに映し出される。従って、合成光学膜を透過する光束（Ｐ偏光光束）を変換し、最も適切な状態で反射を行うことができる光束（Ｓ偏光光束）に変換することで、投影ミラーの反射に伴う光束の減衰を防止できるという効果も発揮できる。
【０００９】
この際、前記偏光変換素子は、前記色合成光学系の光軸に対して傾斜して配置されていることが好ましい。
偏光変換素子を色合成光学系の光軸に対して傾斜して配置しているので、偏光変換素子での反射光が、光変調装置の画像形成領域に戻る可能性が少なく、投写画像でのゴーストの発生を防止できる。
【００１０】
この際、前記偏光変換素子は、前記偏光変換素子は、選択した光束に１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長板であることが好ましい。
１／２波長板を備えることで、確実に偏光を行うことができる。すなわち、例えば、選択した光束がＰ偏光光束である場合には、偏光変換素子において、Ｓ偏光光束に確実に変換することができるのである。
ここで、１／２波長板としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、マイラー、ポリプロピレン、ポリスチレン、トリアセテート（トリブチルアセテート）、ポリメチルメタクリレート等の高分子フィルムや、水晶、マイカ、方解石等があげられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１の光学系の構造を表す模式図が示されている。このプロジェクタ１は、インテグレータ照明光学系１０、色分離光学系２０、リレー光学系３０、光変調装置４０、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５０、および投写光学系である投写レンズ６０を備えている。
前記インテグレータ照明光学系１０は、光源装置１１および均一照明光学系１５を備え、光源装置１１は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の光源ランプ１２、および、光源ランプ１２から出射された光束の出射方向を揃えて平行化する放物面リフレクタ１３から構成されている。
均一照明光学系１５は、光源装置１１から出射された光束を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光束の偏光方向を、Ｐ偏光光束に揃える偏光変換光学系を具備し、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、ＰＢＳアレイ１８、およびコンデンサレンズ１９を含んで構成されている。
【００１２】
第１レンズアレイ１６は、光源ランプ１２から出射された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数のレンズを備えて構成され、各レンズの縦横比は、後述する光変調装置４０を構成する液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画像形成領域の縦横比と対応している。
【００１３】
第２レンズアレイ１７は、前述の第１レンズアレイ１６により分割された部分部分光束を集光する光学素子であり、第１レンズアレイ１６と同様に照明光軸Ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数のレンズを備えている。各レンズの配列は、第１レンズアレイ１６を構成するレンズと対応しているが、その大きさは、第１レンズアレイ１６のように液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画像形成領域の縦横比と対応する必要はない。
【００１４】
偏光変換光学系を構成するＰＢＳアレイ１８は、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束の偏光方向を一方向に揃える光学素子である。このＰＢＳアレイ１８は、図示しないが、偏光方向の異なる２種類のＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、Ｓ偏光光束を透過させ、Ｐ偏光光束を反射して両偏光光束に分離する偏光分離膜と、この偏光分離膜で反射した偏光光束の進行方向を折り曲げて、透過したＳ偏光光束の出射方向に揃える反射ミラーと、透過したＳ偏光光束の偏光変換を行いＰ偏光光束とする位相差板とを含んで構成される。従って、本実施形態では、ＰＢＳアレイ１８からは、Ｐ偏光光束が射出される。このようなＰＢＳアレイ１８を採用することで、光源ランプ１２から射出される光束を一方向のＰ偏光光束のみに揃えることができるため、光源光の利用効率を向上させることができる。
【００１５】
コンデンサレンズ１９は、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、およびＰＢＳアレイ１８を経た複数の部分光束を集光して、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの画像形成領域上に重畳させる機能を有するレンズである。
【００１６】
前記色分離光学系２０は、インテグレータ照明光学系１０から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の三色の色光に分離する機能を有している。この色分離光学系２０は、色分離光学素子である２枚のダイクロイックミラー２１、２２と、反射ミラー２３と、偏光変換素子２４〜２６とを備えている。
ダイクロイックミラー２１は、赤色光Ｒを反射し、その他の色光Ｇ，Ｂとを透過して赤色光Ｒを分離するものである。このダイクロイックミラー２１の前段には、偏光変換素子２４が配置されている。偏光変換素子２４は、ダイクロイックミラー２１で反射される赤色光Ｒを選択し、赤色光Ｒの偏光方向を変換する波長選択性を有する素子である。なお、この偏光変換素子２４では、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの偏光方向は変換されない。
反射ミラー２３は、ダイクロイックミラー２１で分離された赤色光Ｒを、反射させて、液晶パネル４１Ｒまで導くものである。この反射ミラー２３と液晶パネル４１Ｒとの間には、偏光変換素子２５が配置されている。
【００１７】
ダイクロイックミラー２２は、緑色光Ｇを反射し、青色光Ｂを透過して、緑色光Ｇを分離するものである。このダイクロイックミラー２２の前段にも、偏光変換素子２６が配置されている。この偏光変換素子２６も、ダイクロイックミラー２２での反射される緑色光Ｇを選択し、緑色光Ｇの偏光方向を変換する波長選択性の素子である。なお、偏光変換素子２６では、青色光Ｂの偏光方向は変換されない。
このような色分離光学系２０で使用される偏光変換素子２４、２６は選択した光束にのみ位相差を生じさせる波長選択性の１／２波長板である。
また、偏光変換素子２５も光束に１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長板である。
ここで、１／２波長板としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、マイラー、ポリプロピレン、ポリスチレン、トリアセテート（トリブチルアセテート）、ポリメチルメタクリレート等の高分子フィルムや、水晶、マイカ、方解石等を使用することができる。
【００１８】
前記リレー光学系３０は、入射側レンズ３１、リレーレンズ３３、反射ミラー３５、３６、および出射側レンズ３９を備え、色分離光学系２０で分離された色光、例えば、本例では、青色光Ｂを液晶パネル４１Ｂまで導く機能を有している。
反射ミラー３５の前段には、偏光変換素子３７が配置されている。この偏光変換素子３７は、青色光Ｂの偏光方向を変換するものである。
さらに、反射ミラー３６の後段にも偏光変換素子３８が配置されており、前記偏光変換素子３７で変換された青色光Ｂの偏光方向を再度、変換する。
【００１９】
このリレー光学系３０に用いられる偏光変換素子３７，３８は、光束に１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長板となっている。
なお、青色光Ｂにリレー光学系３０が用いられているのは、青色光Ｂの光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。
【００２０】
前記光変調装置４０は、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと、この各液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの入射側および出射側に配置される偏光子としての偏光板４２、４３と、偏光板４２の入射側に配置されるフィールドレンズ４４とを備えている。
液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、偏光板４２から出射された偏光光の偏光方向を変調する。
【００２１】
偏光板４２及び偏光板４３は、入射した光束を直線偏光光に変換する光学素子である。
フィールドレンズ４４は、インテグレータ照明光学系１０のコンデンサレンズ１９で絞り込まれた出射光束を照明光軸に対して平行にするための光学素子であり、液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇの前段に配置されているが、液晶パネル４１Ｂについては、リレー光学系３０の出射側レンズ３９がこのフィールドレンズを兼用している。
【００２２】
前記色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム５０は、３枚の液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂから出射された各色光ごとに変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。このクロスダイクロイックプリズム５０には、合成光学膜としての誘電体多層膜が設けられている。
誘電体多層膜は、赤色光Ｒを反射する誘電体多層膜と青色光Ｂを反射する誘電体多層膜とを有し、これらは、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成されている。この誘電体多層膜によって３つの色光が合成されることとなる。
【００２３】
クロスダイクロイックプリズム５０の後段には、偏光変換素子５１が配置されている。この偏光変換素子５１は、クロスダイクロイックプリズム５０の誘電体多層膜を透過する緑色光Ｇを選択して、１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長板である。なお、赤色光Ｒ及び青色光Ｂは偏光方向を変換されずに、偏光変換素子５１を透過する。偏光変換素子５１は、クロスダイクロイックプリズム５０の光軸に対して、反射光が液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの画像形成領域に入射しない角度、例えば４５°傾斜して配置されている。
投写レンズ６０は、複数のレンズからなるレンズユニットから構成され、クロスダイクロイックプリズム５０で合成されたカラー画像をスクリーン上に拡大投写する機能を有する。
【００２４】
このような構成のプロジェクタ１では、光源ランプ１２から射出されたランダム偏光光束は、次のように変換されて投写レンズ６０から射出される。
なお、図中、一点鎖線はランダム偏光光束、点線はＰ偏光光束、実線はＳ偏光光束を示す。
まず、光源ランプ１２から射出されたランダム偏光光束は、ＰＢＳアレイ１８を通り、Ｐ偏光光束に変換される。次に、このＰ偏光光束のうち赤色光Ｒのみが、偏光変換素子２４によりＳ偏光光束に変換される。なお、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの偏光方向は変換されず、Ｐ偏光光束のままである。
赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２１により反射されて、反射ミラー２３に到達し、さらに、この反射ミラー２３により反射されて偏光変換素子２５に到達する。この偏光変換素子２５により、赤色光ＲはＳ偏光光束からＰ偏光光束へ変換される。さらに、このＰ偏光光束は、偏光板４２，４３及び液晶パネル４１Ｒにより、Ｓ偏光光束に変換されて、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。そして、クロスダイクロイックプリズム５０内の誘電体多層膜により反射されて、クロスダイクロイックプリズム５０から射出される。
【００２５】
緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２１を透過し、偏光変換素子２６に入射する。この偏光変換素子２６により緑色光ＧはＰ偏光光束からＳ偏光光束に変換される。なお、青色光Ｂは、変換されず、Ｐ偏光光束のまま透過する。次に、ダイクロイックミラー２２により、緑色光Ｇは反射され、緑色光Ｇと青色光Ｂとが分離される。緑色光Ｇは、偏光板４２，４３及び液晶パネル４１Ｇを通ることで、Ｐ偏光光束に変換され、そのまま、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。さらに、緑色光Ｇは、誘電体多層膜を通過し、クロスダイクロイックプリズム５０から射出される。
【００２６】
青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２２を透過し、このダイクロイックミラー２２の後段に配置された偏光変換素子３７に入射される。この偏光変換素子３７によりＰ偏光光束からＳ偏光光束に変換される。さらに、この青色光Ｂは反射ミラー３５，３６で反射されて、反射ミラー３６の後段に配置された偏光変換素子３８に入射される。ここで、青色光ＢはＰ偏光光束からＳ偏光光束に変換される。さらに、偏光板４２，４３及び液晶パネル４１Ｂを通ることで再度、Ｓ偏光光束に変換されて、クロスダイクロイックプリズム５０に入射される。そして、クロスダイクロイックプリズム５０の誘電体多層膜により反射されてクロスダイクロイックプリズム５０から射出される。
【００２７】
クロスダイクロイックプリズム５０から射出される光束のうち、赤色光Ｒ及び青色光ＢはＳ偏光光束であり、緑色光Ｇは、Ｐ偏光光束となる。これらは、偏光変換素子５１を通るが、この偏光変換素子５１では、緑色光Ｇが選択され、Ｐ偏光光束からＳ偏光光束に変換される。偏光変換素子５１では、赤色光Ｒ及び青色光Ｂの偏光方向は変換されないため、全ての色光がＳ偏光光束となる。
そして、これらの色光は、投写レンズ６０を介してスクリーン上に到達する。
【００２８】
従って、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
ダイクロイックミラー２１の前段に偏光変換素子２４を配置して、ダイクロイックミラー２１で反射する赤色光ＲのみをＳ偏光光束に変えているため、ダイクロイックミラー２１での反射による赤色光Ｒの減衰を防止することができる。また、液晶パネル４１Ｒの前段にも偏光変換素子２５を配置し、クロスダイクロイックプリズム５０の誘電体多層膜での反射がＳ偏光光束で行われるようにしたため、誘電体多層膜での反射による赤色光Ｒの減衰も防止できる。同様に、緑色光Ｇ及び青色光Ｂにおいても、反射または透過に適した偏光光束に変換することで、透過、反射による色光の減衰を防止できる。
従って、光の利用率を向上することができ、より明るい投写画像を映し出すことができる。
【００２９】
さらに、クロスダイクロイックプリズム５０の後段に偏光変換素子５１を配置したため、Ｐ偏光光束の緑色光ＧをＳ偏光光束に変換して、全ての色光をＳ偏光光束に揃えることができ、偏光スクリーンを利用することができるため、このスクリーンに映し出される画像を鮮明にすることができる。
【００３０】
偏光変換素子５１をクロスダイクロイックプリズム５０の光軸に対し、傾斜して配置しているので、偏光変換素子５１での反射光が、液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの画像形成領域に戻る可能性が少なく、投写画像でのゴーストの発生を防止できる。
また、偏光変換素子５１での反射光が液晶パネル４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの画像形成領域に戻る可能性が少なくなるため、ポリシリコンＴＦＴの誤作動も防止することができる。
【００３１】
従来、緑色光Ｇをクロスダイクロイックプリズム５０の透過に適した偏光光束に変換するために、液晶パネル４１Ｇと、偏光板４２との間に位相差板を配置することがあったが、本実施形態では、ダイクロイックミラー２２の前段に偏光変換素子２６を配置しているため、このような位相差板が不要となる。位相差板をなくすことで、その分隙間を形成することが可能となり、液晶パネル４１Ｇの冷却効率を向上させることができる。
【００３２】
次に、本発明の第二実施形態を示す。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記実施形態では、光源ランプ１２から射出された光束のうち、赤色光Ｒがダイクロイックミラー２１により反射され、他の色光Ｇ，Ｂはダイクロイックミラー２１を透過するとしていた。これに対し、本実施形態では、赤色光Ｒがダイクロイックミラー２１’を透過し、他の色光Ｇ，Ｂはダイクロイックミラー２１’で反射される点で前記実施形態と異なっている。
【００３３】
また、前記実施形態では、ＰＢＳアレイ１８は、Ｐ偏光光束を射出していたが、本実施形態ではＰＢＳアレイ１８’は、Ｓ偏光光束を射出するものとなっている。
さらに、ダイクロイックミラー２１’の前段に配置される偏光変換素子２４’は、ダイクロイックミラー２１’を透過する赤色光Ｒのみを選択して、偏光方向を変換する機能を有する。すなわち、この偏光変換素子２４’は透過色光に応じた波長選択性を有している。なお、この偏光変換素子２４’では、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの偏光方向は変換されない。
【００３４】
また、反射ミラー２３の前段には、偏光変換素子２７が配置されている。この偏光変換素子２７は、赤色光Ｒの偏光方向を変換するものである。
さらに、前記実施形態では、ダイクロイックミラー２２の前段に配置された偏光変換素子２６は、緑色光Ｇを選択し、偏光方向を変換するものであったが、本実施形態の偏光変換素子２６’は、ダイクロイックミラー２２を透過する青色光Ｂを選択して、Ｓ偏光光束からＰ偏光光束に変換させるものとなっている。偏光変換素子２６’では、緑色光Ｇの偏光方向は変換されない。
【００３５】
このような構成のプロジェクタ１では、光源ランプ１２から射出されたランダム偏光光束は、次のように変換されて投写レンズ６０から射出される。
まず、光源ランプ１２から射出されたランダム偏光光束はＰＢＳアレイ１８を通り、Ｓ偏光光束に変換される。次に、偏光変換素子２４’により、赤色光ＲのみがＰ偏光光束に変換される。変換された赤色光Ｒはダイクロイックミラー２１’を透過し、この後段に配置された偏光変換素子２７によりＳ偏光光束に変換される。さらに、この赤色光Ｒは反射ミラー２３により反射され、反射ミラー２３の後段に配置された偏光変換素子２５によりＰ偏光光束に変換される。さらに、偏光板４２，４３、液晶パネル４１ＲによりＳ偏光光束に変換されて、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
【００３６】
一方、緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、偏光変換素子２４’で変換されず、Ｓ偏光光束のままダイクロイックミラー２１’により反射される。そして、ダイクロイックミラー２２’の前段に配置された偏光変換素子２６’により青色光ＢのみがＰ偏光光束に変換される。緑色光ＧはＳ偏光光束のまま、ダイクロイックミラー２２’により反射されて、偏光板４２，４３及び液晶パネル４１Ｇを通り、クロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
青色光Ｂはダイクロイックミラー２２’を透過し、前記実施形態と同様に変換されてクロスダイクロイックプリズム５０に入射する。
さらに、前記実施形態と同様に、クロスダイクロイックプリズム５０の射出側に配置された偏光変換素子５１により、緑色光ＧがＳ偏光光束に変換される。偏光変換素子５１では、赤色光Ｒ及び青色光Ｂの偏光方向は変換されないため、全ての色光がＳ偏光光束となる。
【００３７】
従って、このような第２実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができるほか、以下の効果を奏することができる。
赤色光Ｒを透過させ、他の色光Ｇ，Ｂを反射させるようなダイクロイックミラー２１’を用いた場合であっても、光の利用率を向上させることができる。
【００３８】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、フロント型のプロジェクタ１を使用していたが、これに限らず、リアプロジェクタとしてもよい。リアプロジェクタにおいては、色合成光学系から射出された光束は、投写レンズを通り、投影ミラーにより反射されて、スクリーンに映し出される。従って、クロスダイクロイックプリズム５０の後段に偏光変換素子を配置し、誘電多層膜を透過する光束（Ｐ偏光光束）を変換し、Ｓ偏光光束に変換することで、投影ミラーでの反射に伴う光束の減衰を防止できるという効果も発揮できる。
【００３９】
また、前記実施形態では、ダイクロイックミラー２１，２１’で赤色光Ｒを分離するものとしたが、青色光Ｂを分離して、リレー光学系に赤色光Ｒを通す構成としてもよい。この場合には、偏光交換素子２４を青色光Ｂを選択するものとすればよい。
さらに、前記実施形態では、クロスダイクロイックプリズム５０の後段に配置された偏光変換素子５１は、クロスダイクロイックプリズム５０の光軸に対して傾斜して配置されているとしたが、傾斜して配置されていなくてもよい。このようにすれば、偏光変換素子５１の配置に手間がかからない。
また、前記実施形態では、色分離光学系２０で赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの三色を分離するとしたが、これに限らずシアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹを分離するものとしてもよい。また、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光ＢにシアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹのいずれかを加えた四色を分離する構成としてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
このような本発明によれば、光の利用率を高めることができるプロジェクタを提供できるという効果がある。
また、鮮明な画像を映し出すことができるプロジェクタを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光学系を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかる光学系を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　プロジェクタ
１０　　　　　　　　　インテグレータ照明光学系
１１　　　　　　　　　光源装置
１８　　　　　　　　　ＰＢＳアレイ
２０　　　　　　　　　色分離光学系
２１，２１’，２２　　ダイクロイックミラー
２４，２４’　　　　　偏光交換素子
２６，２６’　　　　　偏光変換素子
４０　　　　　　　　　光変調装置
５０　　　　　　　　　クロスダイクロイックプリズム
５１　　　　　　　　　偏光変換素子
６０　　　　　　　　　投写レンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, a light source, a color separation optical system that separates a light beam emitted from the light source into a plurality of color lights, and a plurality of light modulations that modulate each color light separated by the color separation optical system according to image information, respectively. 2. Description of the Related Art A projector including a device and a color combining optical system that forms an optical image by combining light beams modulated by each light modulation device is known.
In such a projector, in order to efficiently use the randomly polarized light beam emitted from the light source, a polarization conversion optical system that converts the randomly polarized light beam into a constant linearly polarized light beam is arranged in front of the color separation optical system. I have. As this polarization conversion optical system, a polarization beam splitter array (PBS array) is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the color separation optical system is configured to include a dichroic mirror, and this dichroic mirror realizes color separation by reflecting the color light to be separated and transmitting the other color light. However, this dichroic mirror has a problem that the color light transmission characteristics or the reflection characteristics are different depending on the polarization direction of the linearly polarized light beam. For this reason, when the light beam aligned by the PBS array enters the dichroic mirror, it is difficult to say that color separation by reflection / transmission is performed in the most appropriate state.
In the color combining optical system, the color combining is achieved by using the characteristics of the dichroic mirror constituting the color separating optical system in reverse. Specifically, color synthesis is realized using an optical synthesis film that reflects a part of the color light incident from different directions and transmits the other part. However, the polarization directions of the color lights entering the color combining optical system do not always match. For this reason, the luminous flux emitted from the color combining optical system may have a different polarization direction for each color light, and there is a problem that the image quality of the image formed on the screen is deteriorated.
[0004]
A first object of the present invention is to provide a projector capable of increasing the light utilization rate.
A second object of the present invention is to provide a projector capable of displaying a clear image.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention seeks to achieve the above object by employing the following configuration.
Specifically, the projector of the present invention includes a light source, a polarization conversion optical system that aligns the polarization directions of the light beams emitted from the light source, and a light source that separates the light beams emitted from the polarization conversion optical system into a plurality of color lights. A color separation optical system having a color separation optical element, a plurality of light modulation devices that modulate each color light separated by the color separation optical system according to image information, and a light flux modulated by each light modulation device. A color synthesizing optical system for synthesizing and forming an optical image, wherein the color separation optical element reflects color light to be separated, and performs color separation by transmitting other color light, A polarization conversion element having a wavelength selectivity according to reflected color light or transmitted color light of the color separation optical element is arranged at a stage preceding the color separation optical element.
[0006]
In the present invention having this configuration, the polarization conversion element is disposed before the color separation optical element, and since this polarization conversion element has wavelength selectivity according to the reflected color light, it reflects in the most appropriate state. / Color separation by transmission can be performed. For example, when the color separation optical element reflects red light and transmits green light and blue light, the polarization conversion element selects only red light among the color lights incident on the P-polarized light beam, The light is converted into an S-polarized light beam. The polarization directions of the green light and the blue light are not changed, and the green light and the blue light pass through the color separation optical element as P-polarized light beams. As a result, attenuation due to reflection of red light can be prevented, and the light utilization rate is improved. Therefore, a brighter projected image can be formed, and the first object of the present application can be achieved.
[0007]
Further, the projector according to the present invention includes a light source, a color separation optical system having a color separation optical element for separating a light beam emitted from the light source into a plurality of color lights, and each color light separated by the color separation optical system. A plurality of light modulators that respectively modulate the light according to image information, and a color combining optical system that combines light beams modulated by the respective light modulators to form an optical image, the projector comprising: The optical system includes a synthetic optical film that reflects or transmits the color light according to the wavelength of the incident color light, and a polarization conversion element is disposed on a light exit side of the color synthesis optical system, and the polarization conversion element Converts the polarization direction of the color light transmitted through the synthetic optical film.
[0008]
In the present invention, the polarization direction of the light beam emitted from the color synthesizing optical system is aligned by disposing a polarization conversion element that converts the polarization direction of the light beam transmitted through the synthesizing optical film on the light beam emission side of the color synthesizing optical system. , A polarizing screen can be used. Therefore, the image projected on this screen can be made clear, and the second object of the present invention can be achieved.
Further, when the projector of the present invention is a rear projector, the light beam emitted from the color combining optical system passes through a projection lens, is reflected by a projection mirror, and is projected on a screen. Therefore, the light beam (P-polarized light beam) transmitted through the synthetic optical film is converted into a light beam (S-polarized light beam) that can be reflected in the most appropriate state, thereby attenuating the light beam due to the reflection of the projection mirror. The effect that can be prevented can also be exhibited.
[0009]
In this case, it is preferable that the polarization conversion element is arranged to be inclined with respect to the optical axis of the color combining optical system.
Since the polarization conversion element is arranged obliquely with respect to the optical axis of the color combining optical system, there is little possibility that the reflected light from the polarization conversion element returns to the image forming area of the light modulation device, and thus the Ghosts can be prevented from occurring.
[0010]
In this case, it is preferable that the polarization conversion element is a half-wave plate that generates a half-wave phase difference in the selected light flux.
By providing the half-wave plate, polarized light can be reliably performed. That is, for example, when the selected light beam is a P-polarized light beam, the polarization conversion element can surely convert the light beam into an S-polarized light beam.
Here, examples of the half-wave plate include a polymer film such as polyvinyl alcohol, polycarbonate, mylar, polypropylene, polystyrene, triacetate (tributyl acetate), and polymethyl methacrylate; quartz, mica, and calcite.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of an optical system of a projector 1 according to an embodiment of the present invention. The projector 1 includes an integrator illuminationoptical system 10, a color separationoptical system 20, a relayoptical system 30, alight modulator 40, a crossdichroic prism 50 as a color combining optical system, and aprojection lens 60 as a projection optical system. I have.
The integrator illuminationoptical system 10 includes alight source device 11 and a uniform illuminationoptical system 15. Thelight source device 11 includes alight source lamp 12 such as a metal halide lamp and a high-pressure mercury lamp, and an emission direction of a light beam emitted from thelight source lamp 12. And aparabolic reflector 13 that aligns and parallelizes them.
The uniform illuminationoptical system 15 includes a polarization conversion optical system that divides the light beam emitted from thelight source device 11 into a plurality of partial light beams, and aligns the polarization direction of each partial light beam with a P-polarized light beam. 16, asecond lens array 17, aPBS array 18, and acondenser lens 19.
[0012]
Thefirst lens array 16 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light beam emitted from thelight source lamp 12 into a plurality of partial light beams, and is arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis A. Thelight modulator 40 includes a plurality of lenses, and the aspect ratio of each lens corresponds to the aspect ratio of the image forming areas of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B constituting thelight modulation device 40 described later.
[0013]
Thesecond lens array 17 is an optical element that condenses the partial light beams divided by thefirst lens array 16 described above, and has a matrix shape in a plane orthogonal to the illumination optical axis A similarly to thefirst lens array 16. Are provided with a plurality of lenses. The arrangement of each lens corresponds to the lens constituting thefirst lens array 16, but the size is the same as the aspect ratio of the image forming areas of theliquid crystal panels 41 R, 41 G, and 41 B like thefirst lens array 16. No action is required.
[0014]
ThePBS array 18 constituting the polarization conversion optical system is an optical element that aligns the polarization directions of the respective partial light beams split by thefirst lens array 16 in one direction. Although not shown, thePBS array 18 is a polarization separation film that transmits an S-polarized light beam among two types of P-polarized light beams and S-polarized light beams having different polarization directions, reflects the P-polarized light beam, and separates the two polarized light beams. And a reflection mirror that bends the traveling direction of the polarized light beam reflected by the polarization separating film to align the transmitted light direction of the transmitted S-polarized light beam, and a retardation plate that converts the transmitted S-polarized light beam into a P-polarized light beam by performing polarization conversion. It is comprised including. Therefore, in the present embodiment, a P-polarized light beam is emitted from thePBS array 18. By employing such aPBS array 18, the light beam emitted from thelight source lamp 12 can be made to be a P-polarized light beam in only one direction, so that the light source light use efficiency can be improved.
[0015]
Thecondenser lens 19 has a function of condensing a plurality of partial light beams that have passed through thefirst lens array 16, thesecond lens array 17, and thePBS array 18 and superimposing the partial light beams on the image forming areas of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B. Lens.
[0016]
The color separationoptical system 20 has a function of separating a plurality of partial light beams emitted from the integrator illuminationoptical system 10 into three color lights of red, green, and blue. The color separationoptical system 20 includes twodichroic mirrors 21 and 22, which are color separation optical elements, areflection mirror 23, andpolarization conversion elements 24 to 26.
Thedichroic mirror 21 reflects the red light R, transmits the other color lights G and B, and separates the red light R. Apolarization conversion element 24 is arranged in front of thedichroic mirror 21. Thepolarization conversion element 24 is an element having a wavelength selectivity for selecting the red light R reflected by thedichroic mirror 21 and converting the polarization direction of the red light R. The polarization direction of the green light G and the blue light B is not changed by thepolarization conversion element 24.
Thereflection mirror 23 reflects the red light R separated by thedichroic mirror 21 and guides the red light R to theliquid crystal panel 41R. Apolarization conversion element 25 is disposed between thereflection mirror 23 and theliquid crystal panel 41R.
[0017]
Thedichroic mirror 22 reflects the green light G, transmits the blue light B, and separates the green light G. Apolarization conversion element 26 is also arranged before thedichroic mirror 22. Thepolarization conversion element 26 is also a wavelength-selective element that selects the green light G reflected by thedichroic mirror 22 and converts the polarization direction of the green light G. Note that the polarization direction of the blue light B is not converted by thepolarization conversion element 26.
Thepolarization conversion elements 24 and 26 used in such a color separationoptical system 20 are wavelength-selective half-wave plates that generate a phase difference only in a selected light beam.
Thepolarization conversion element 25 is also a half-wave plate that generates a half-wave phase difference in the light beam.
Here, as the half-wave plate, for example, a polymer film such as polyvinyl alcohol, polycarbonate, mylar, polypropylene, polystyrene, triacetate (tributyl acetate), polymethyl methacrylate, quartz, mica, calcite, or the like is used. Can be.
[0018]
The relayoptical system 30 includes an incident-side lens 31, arelay lens 33, reflection mirrors 35 and 36, and an output-side lens 39, and the color light separated by the color separationoptical system 20, for example, blue light B in this example. To theliquid crystal panel 41B.
Apolarization conversion element 37 is disposed in front of thereflection mirror 35. Thepolarization conversion element 37 converts the polarization direction of the blue light B.
Further, apolarization conversion element 38 is also arranged downstream of thereflection mirror 36, and converts the polarization direction of the blue light B converted by thepolarization conversion element 37 again.
[0019]
Thepolarization conversion elements 37 and 38 used in the relayoptical system 30 are 波長 wavelength plates that generate a 差 wavelength phase difference in the light flux.
The reason why the relayoptical system 30 is used for the blue light B is that the optical path length of the blue light B is longer than the optical path lengths of the other color lights, so that the reduction of the light use efficiency due to light diffusion or the like occurs. This is to prevent it.
[0020]
Thelight modulation device 40 includesliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B,polarizing plates 42 and 43 as polarizers disposed on the incident side and the output side of each of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B. And afield lens 44 disposed on the incident side.
Each of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B has a liquid crystal, which is an electro-optical material, hermetically sealed between a pair of transparent glass substrates. For example, a polarizing plate is used according to a given image signal using a polysilicon TFT as a switching element. The polarization direction of the polarized light emitted from 42 is modulated.
[0021]
Thepolarizing plate 42 and thepolarizing plate 43 are optical elements that convert an incident light beam into linearly polarized light.
Thefield lens 44 is an optical element for making the emitted light beam narrowed down by thecondenser lens 19 of the integrator illuminationoptical system 10 parallel to the illumination optical axis, and is disposed in front of theliquid crystal panels 41R and 41G. In theliquid crystal panel 41B, theemission side lens 39 of the relayoptical system 30 also serves as the field lens.
[0022]
The crossdichroic prism 50 serving as the color combining optical system forms a color image by combining images modulated for each color light emitted from the threeliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B. The crossdichroic prism 50 is provided with a dielectric multilayer film as a synthetic optical film.
The dielectric multilayer film has a dielectric multilayer film that reflects red light R and a dielectric multilayer film that reflects blue light B, and these are formed in a substantially X shape along the interface of the four right-angle prisms. Have been. The three colored lights are synthesized by the dielectric multilayer film.
[0023]
Apolarization conversion element 51 is disposed downstream of the crossdichroic prism 50. Thepolarization conversion element 51 is a half-wave plate that selects the green light G transmitted through the dielectric multilayer film of the crossdichroic prism 50 and generates a half-wave phase difference. The red light R and the blue light B pass through thepolarization conversion element 51 without changing the polarization direction. Thepolarization conversion element 51 is arranged at an angle such that the reflected light does not enter the image forming areas of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B, for example, 45 ° with respect to the optical axis of the crossdichroic prism 50.
Theprojection lens 60 is composed of a lens unit composed of a plurality of lenses, and has a function of enlarging and projecting a color image synthesized by the crossdichroic prism 50 on a screen.
[0024]
In the projector 1 having such a configuration, the randomly polarized light beam emitted from thelight source lamp 12 is converted as follows and emitted from theprojection lens 60.
In the drawing, the dashed line indicates a randomly polarized light beam, the dotted line indicates a P polarized light beam, and the solid line indicates an S polarized light beam.
First, the randomly polarized light beam emitted from thelight source lamp 12 passes through thePBS array 18 and is converted into a P-polarized light beam. Next, of the P-polarized light beam, only the red light R is converted by thepolarization conversion element 24 into an S-polarized light beam. The polarization directions of the green light G and the blue light B are not changed, and remain as P-polarized light.
The red light R is reflected by thedichroic mirror 21 and reaches thereflection mirror 23, and further, is reflected by thereflection mirror 23 and reaches thepolarization conversion element 25. The red light R is converted from the S-polarized light beam to the P-polarized light beam by thepolarization conversion element 25. Further, the P-polarized light beam is converted into an S-polarized light beam by thepolarizing plates 42 and 43 and theliquid crystal panel 41R, and is incident on the crossdichroic prism 50. Then, the light is reflected by the dielectric multilayer film in the crossdichroic prism 50 and emitted from the crossdichroic prism 50.
[0025]
The green light G and the blue light B pass through thedichroic mirror 21 and enter thepolarization conversion element 26. The green light G is converted from the P-polarized light beam to the S-polarized light beam by thepolarization conversion element 26. The blue light B is not converted and is transmitted as a P-polarized light beam. Next, the green light G is reflected by thedichroic mirror 22, and the green light G and the blue light B are separated. The green light G is converted into a P-polarized light beam by passing through thepolarizing plates 42 and 43 and theliquid crystal panel 41G, and is incident on the crossdichroic prism 50 as it is. Further, the green light G passes through the dielectric multilayer film and is emitted from the crossdichroic prism 50.
[0026]
The blue light B passes through thedichroic mirror 22 and is incident on apolarization conversion element 37 arranged at a stage subsequent to thedichroic mirror 22. Thepolarization conversion element 37 converts the P-polarized light beam into an S-polarized light beam. Further, the blue light B is reflected by the reflection mirrors 35 and 36, and is incident on apolarization conversion element 38 disposed downstream of thereflection mirror 36. Here, the blue light B is converted from a P-polarized light beam to an S-polarized light beam. Further, the light passes through thepolarizing plates 42 and 43 and theliquid crystal panel 41B, is again converted into an S-polarized light beam, and enters the crossdichroic prism 50. Then, the light is reflected by the dielectric multilayer film of the crossdichroic prism 50 and emitted from the crossdichroic prism 50.
[0027]
Of the light beams emitted from the crossdichroic prism 50, the red light R and the blue light B are S-polarized light beams, and the green light G is a P-polarized light beam. These light beams pass through thepolarization conversion element 51. In thepolarization conversion element 51, the green light G is selected and converted from the P-polarized light beam to the S-polarized light beam. Since the polarization directions of the red light R and the blue light B are not changed in thepolarization conversion element 51, all the color lights become S-polarized light beams.
Then, these colored lights reach the screen via theprojection lens 60.
[0028]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
Since thepolarization conversion element 24 is disposed in front of thedichroic mirror 21 and only the red light R reflected by thedichroic mirror 21 is changed to an S-polarized light flux, the red light R is prevented from being attenuated by the reflection on thedichroic mirror 21. be able to. In addition, thepolarization conversion element 25 is also arranged in front of theliquid crystal panel 41R, so that the reflection on the dielectric multilayer film of the crossdichroic prism 50 is performed by the S-polarized light beam. R attenuation can also be prevented. Similarly, by converting the green light G and the blue light B into polarized light beams suitable for reflection or transmission, attenuation of color light due to transmission and reflection can be prevented.
Therefore, the light utilization rate can be improved, and a brighter projected image can be displayed.
[0029]
Furthermore, since thepolarization conversion element 51 is disposed at the subsequent stage of the crossdichroic prism 50, the green light G of the P-polarized light can be converted into the S-polarized light, and all the color lights can be aligned with the S-polarized light, and a polarizing screen can be used. Therefore, the image projected on this screen can be sharpened.
[0030]
Since thepolarization conversion element 51 is arranged to be inclined with respect to the optical axis of the crossdichroic prism 50, there is a possibility that the reflected light from thepolarization conversion element 51 returns to the image forming areas of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B. It is possible to prevent the occurrence of ghost in the projected image.
In addition, since the possibility that the reflected light from thepolarization conversion element 51 returns to the image forming areas of theliquid crystal panels 41R, 41G, and 41B is reduced, malfunction of the polysilicon TFT can be prevented.
[0031]
Conventionally, in order to convert the green light G into a polarized light beam suitable for transmission through the crossdichroic prism 50, a retardation plate has been arranged between theliquid crystal panel 41G and thepolarizing plate 42 in some cases. In such a case, since thepolarization conversion element 26 is disposed in front of thedichroic mirror 22, such a phase difference plate is not required. By eliminating the phase difference plate, it is possible to form a gap correspondingly, and it is possible to improve the cooling efficiency of theliquid crystal panel 41G.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same portions as those already described are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
In the above embodiment, the red light R of the light emitted from thelight source lamp 12 is reflected by thedichroic mirror 21, and the other color lights G and B are transmitted through thedichroic mirror 21. On the other hand, the present embodiment is different from the above embodiment in that the red light R is transmitted through the dichroic mirror 21 ', and the other color lights G and B are reflected by the dichroic mirror 21'.
[0033]
Further, in the above embodiment, thePBS array 18 emits the P-polarized light beam, but in the present embodiment, thePBS array 18 ′ emits the S-polarized light beam.
Further, the polarization conversion element 24 'arranged before the dichroic mirror 21' has a function of selecting only the red light R transmitted through the dichroic mirror 21 'and converting the polarization direction. That is, the polarization conversion element 24 'has wavelength selectivity according to the transmitted color light. The polarization direction of the green light G and the blue light B is not changed by the polarization conversion element 24 '.
[0034]
In addition, apolarization conversion element 27 is disposed in front of thereflection mirror 23. Thepolarization conversion element 27 converts the polarization direction of the red light R.
Further, in the above-described embodiment, thepolarization conversion element 26 disposed in front of thedichroic mirror 22 selects the green light G and changes the polarization direction. The blue light B passing through thedichroic mirror 22 is selected to convert the S-polarized light beam into the P-polarized light beam. The polarization direction of the green light G is not converted by the polarization conversion element 26 '.
[0035]
In the projector 1 having such a configuration, the randomly polarized light flux emitted from thelight source lamp 12 is converted as follows and emitted from theprojection lens 60.
First, a randomly polarized light beam emitted from thelight source lamp 12 passes through thePBS array 18 and is converted into an S-polarized light beam. Next, only the red light R is converted into a P-polarized light beam by the polarization conversion element 24 '. The converted red light R passes through the dichroic mirror 21 ', and is converted into an S-polarized light beam by apolarization conversion element 27 arranged at the subsequent stage. Further, the red light R is reflected by thereflection mirror 23, and is converted into a P-polarized light beam by apolarization conversion element 25 disposed at a subsequent stage of thereflection mirror 23. Further, the light is converted into an S-polarized light beam by thepolarizing plates 42 and 43 and theliquid crystal panel 41R, and is incident on the crossdichroic prism 50.
[0036]
On the other hand, the green light G and the blue light B are not converted by the polarization conversion element 24 ', and are reflected by the dichroic mirror 21' as an S-polarized light beam. Then, only the blue light B is converted into a P-polarized light beam by a polarization conversion element 26 'arranged in front of the dichroic mirror 22'. The green light G is reflected by the dichroic mirror 22 'while passing through the S-polarized light beam, passes through thepolarizing plates 42 and 43, and theliquid crystal panel 41G, and enters the crossdichroic prism 50.
The blue light B passes through thedichroic mirror 22 ′, is converted in the same manner as in the above-described embodiment, and enters the crossdichroic prism 50.
Further, similarly to the above embodiment, the green light G is converted into an S-polarized light beam by thepolarization conversion element 51 arranged on the exit side of the crossdichroic prism 50. Since the polarization directions of the red light R and the blue light B are not changed in thepolarization conversion element 51, all the color lights become S-polarized light beams.
[0037]
Therefore, according to the second embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
Even when a dichroic mirror 21 'that transmits red light R and reflects other color lights G and B is used, the light utilization rate can be improved.
[0038]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the embodiment, the front type projector 1 is used, but the invention is not limited to this, and a rear projector may be used. In the rear projector, a light beam emitted from the color combining optical system passes through a projection lens, is reflected by a projection mirror, and is projected on a screen. Therefore, a polarization conversion element is arranged downstream of the crossdichroic prism 50 to convert a light beam (P-polarized light beam) transmitted through the dielectric multilayer film and convert the light beam to an S-polarized light beam. The effect that attenuation can be prevented can also be exhibited.
[0039]
In the above-described embodiment, the red light R is separated by the dichroic mirrors 21 and 21 '. However, the red light R may be separated from the blue light B and passed through the relay optical system. In this case, thepolarization exchange element 24 may select blue light B.
Further, in the above-described embodiment, thepolarization conversion element 51 disposed downstream of the crossdichroic prism 50 is disposed to be inclined with respect to the optical axis of the crossdichroic prism 50, but is disposed to be inclined. It is not necessary. In this way, the arrangement of thepolarization conversion element 51 does not require much work.
In the above-described embodiment, the color separationoptical system 20 separates the three colors of red light R, green light G, and blue light B. However, the present invention is not limited to this, and it is assumed that cyan C, magenta M, and yellow Y are separated. Is also good. Further, a configuration may be adopted in which four colors, which are obtained by adding any of cyan C, magenta M, and yellow Y to red light R, green light G, and blue light B, are separated.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is an effect that a projector capable of increasing the utilization rate of light can be provided.
Further, there is an effect that a projector capable of projecting a clear image can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical system according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Projector
10 Integrator illumination optical system
11 Light source device
18 PBS array
20 color separation optical system
21,21 ', 22 Dichroic mirror
24,24 'polarization exchange element
26, 26 'polarization conversion element
40 light modulator
50 Cross dichroic prism
51 Polarization conversion element
60 Projection lens

Claims

Translated fromJapanese

光源と、この光源から射出された光束の偏光方向を揃える偏光変換光学系と、この偏光変換光学系から射出された光束を複数の色光に分離するための色分離光学素子を有する色分離光学系と、この色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成して光学像を形成する色合成光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記色分離光学素子は、分離する色光を反射して、他の色光を透過することで色分離を行い、
前記色分離光学素子の前段には、前記色分離光学素子の反射色光または透過色光に応じた波長選択性を有する偏光変換素子が配置されていることを特徴とするプロジェクタ。A color separation optical system having a light source, a polarization conversion optical system for aligning the polarization direction of a light beam emitted from the light source, and a color separation optical element for separating the light beam emitted from the polarization conversion optical system into a plurality of color lights A plurality of light modulators for modulating each color light separated by the color separation optical system in accordance with image information, and a color combining optics for forming a light image by combining light beams modulated by each light modulator. A projector with a system
The color separation optical element reflects the color light to be separated, performs color separation by transmitting other color light,
A projector, characterized in that a polarization conversion element having a wavelength selectivity according to reflected color light or transmitted color light of the color separation optical element is arranged at a stage preceding the color separation optical element.

光源と、この光源から射出された光束を複数の色光に分離するための色分離光学素子を有する色分離光学系と、この色分離光学系で分離された各色光をそれぞれ画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、各光変調装置で変調された光束を合成して光学像を形成する色合成光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記色合成光学系は、入射する色光の波長に応じて前記色光を反射または透過する合成光学膜を備え、
前記色合成光学系の光束射出側には、偏光変換素子が配置されており、
前記偏光変換素子は、前記合成光学膜を透過した色光の偏光方向を変換することを特徴とするプロジェクタ。A light source, a color separation optical system having a color separation optical element for separating a light beam emitted from the light source into a plurality of color lights, and modulating each color light separated by the color separation optical system according to image information. A plurality of light modulating devices, and a projector comprising a color synthesizing optical system that forms an optical image by synthesizing the light flux modulated by each light modulating device,
The color combining optical system includes a combining optical film that reflects or transmits the color light according to the wavelength of the incident color light,
On the light beam emission side of the color synthesis optical system, a polarization conversion element is disposed,
The said polarization conversion element changes the polarization direction of the color light which transmitted the said synthetic optical film, The projector characterized by the above-mentioned.

請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記偏光変換素子は、前記色合成光学系の光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とするプロジェクタ。The projector according to claim 2,
The projector, wherein the polarization conversion element is arranged to be inclined with respect to an optical axis of the color combining optical system.

請求項１から３の何れかに記載のプロジェクタにおいて、
前記偏光変換素子は、選択した光束に１／２波長の位相差を生じさせる１／２波長板であることを特徴とするプロジェクタ。The projector according to any one of claims 1 to 3,
The said polarization conversion element is a 1/2 wavelength plate which produces a phase difference of 1/2 wavelength in the selected light beam, The projector characterized by the above-mentioned.