JPH0915534A - 偏光分離合成装置および液晶表示装置 - Google Patents
偏光分離合成装置および液晶表示装置Info
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- JPH0915534A JPH0915534A JP16398895A JP16398895A JPH0915534A JP H0915534 A JPH0915534 A JP H0915534A JP 16398895 A JP16398895 A JP 16398895A JP 16398895 A JP16398895 A JP 16398895A JP H0915534 A JPH0915534 A JP H0915534A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液晶パネル部での光の有効利用効率の向上を
図る。 【構成】 偏光方向が混在する白色光を光源1とし、光
源1から発せられた光を偏光ビームスプリッタ3により
偏光方向が異なる2本の直線偏光成分P1、Sに分離
し、分離された片方の偏光成分光Sを1/2波長板4を
透過させることにより、その偏光方向を90°回転させ
他方の偏光方向と一致させた後(P2)、合成プリズム
6へこの2本の光を導いて合成させて取り出すにあた
り、偏光ビームスプリッタ3へ入射する光を光形状整形
手段9により楕円形状に整形し、その楕円形状の短軸方
向が合成プリズム6からの出射時の光7の合成方向と一
致せしめることによって、液晶パネル部における光有効
利用効率を向上させる。
図る。 【構成】 偏光方向が混在する白色光を光源1とし、光
源1から発せられた光を偏光ビームスプリッタ3により
偏光方向が異なる2本の直線偏光成分P1、Sに分離
し、分離された片方の偏光成分光Sを1/2波長板4を
透過させることにより、その偏光方向を90°回転させ
他方の偏光方向と一致させた後(P2)、合成プリズム
6へこの2本の光を導いて合成させて取り出すにあた
り、偏光ビームスプリッタ3へ入射する光を光形状整形
手段9により楕円形状に整形し、その楕円形状の短軸方
向が合成プリズム6からの出射時の光7の合成方向と一
致せしめることによって、液晶パネル部における光有効
利用効率を向上させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏光方向が混在する光
の偏光方向を揃えて取り出す偏光分離合成装置およびそ
の偏光分離合成装置を備えた液晶表示装置に関する。
の偏光方向を揃えて取り出す偏光分離合成装置およびそ
の偏光分離合成装置を備えた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶プロジェクターなどの液晶を利用し
た光学システムは、従来のCRTに変わるものとして近
年注目を浴びている。その光としては、偏光方向が一定
方向に直線偏光した光が用いられることが多い。このよ
うなある一定方向に直線偏光した光を得るために、メタ
ルハライドランプなど偏光方向が混在する光源と偏光板
とを組み合わせる方法が一般に用いられている。この場
合、偏光板に入射した光のうち、偏光板を透過する光に
対して垂直な偏光面を持つ偏光成分光が除去されるた
め、偏光板を透過して利用できる光の光量割合は元来の
半分以下に減少してしまうことになり、光量損失が大き
い。
た光学システムは、従来のCRTに変わるものとして近
年注目を浴びている。その光としては、偏光方向が一定
方向に直線偏光した光が用いられることが多い。このよ
うなある一定方向に直線偏光した光を得るために、メタ
ルハライドランプなど偏光方向が混在する光源と偏光板
とを組み合わせる方法が一般に用いられている。この場
合、偏光板に入射した光のうち、偏光板を透過する光に
対して垂直な偏光面を持つ偏光成分光が除去されるた
め、偏光板を透過して利用できる光の光量割合は元来の
半分以下に減少してしまうことになり、光量損失が大き
い。
【0003】そこで、光量損失を抑えたうえで一定方向
に直線偏光した光を得る方法が提案されている(例えば
特願平6−237587号)。この提案方法は、光源か
らの光を偏光ビームスプリッタにてP偏光及びS偏光の
2つの直線偏光成分に分離し、このうち片方の光を波長
板を透過させることにより、その偏光面を90゜回転さ
せてもう一方の光の偏光方向と一致させ、その後もう一
方の光と再度合成する方法である。
に直線偏光した光を得る方法が提案されている(例えば
特願平6−237587号)。この提案方法は、光源か
らの光を偏光ビームスプリッタにてP偏光及びS偏光の
2つの直線偏光成分に分離し、このうち片方の光を波長
板を透過させることにより、その偏光面を90゜回転さ
せてもう一方の光の偏光方向と一致させ、その後もう一
方の光と再度合成する方法である。
【0004】図10は、特願平6−237587号に開
示された装置を示す。光源1から発せられた光は曲面鏡
2にて反射された平行光となり、偏光ビームスプリッタ
3により、P偏光とS偏光とに分離される。偏光ビーム
スプリッタ3にて反射されたS偏光は、偏光方向回転手
段としての1/2波長板4を透過することで偏光面が9
0゜回転し、P偏光へと変換された後(P2)、合成プ
リズム6へ入射される。一方、偏光ビームスプリッタ3
を透過したP偏光は、ミラー5にて反射された後(P
1)、合成プリズム6へ入射される。合成プリズム6へ
入射された2本の光P1、P2は、合成プリズム6の働
きによって1本の光へと合成され、出射光7として取り
出される。
示された装置を示す。光源1から発せられた光は曲面鏡
2にて反射された平行光となり、偏光ビームスプリッタ
3により、P偏光とS偏光とに分離される。偏光ビーム
スプリッタ3にて反射されたS偏光は、偏光方向回転手
段としての1/2波長板4を透過することで偏光面が9
0゜回転し、P偏光へと変換された後(P2)、合成プ
リズム6へ入射される。一方、偏光ビームスプリッタ3
を透過したP偏光は、ミラー5にて反射された後(P
1)、合成プリズム6へ入射される。合成プリズム6へ
入射された2本の光P1、P2は、合成プリズム6の働
きによって1本の光へと合成され、出射光7として取り
出される。
【0005】以上のように、この従来技術では、P偏光
とS偏光との2つの偏光成分光が混在する光源より発せ
られた光から、S偏光をP偏光に変換してP偏光のみの
直線偏光成分光として取り出すことができる。
とS偏光との2つの偏光成分光が混在する光源より発せ
られた光から、S偏光をP偏光に変換してP偏光のみの
直線偏光成分光として取り出すことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光源1から
発せられた光は曲面鏡2にて反射され偏光ビームスプリ
ッタ3に入射するが、その際の光の形状は一般的に図1
1(a)に示すように円形状である。一方、合成プリズ
ム6から出射される光の形状は上述のごとく偏光ビーム
スプリッタ3にて分離されたP偏光(P1)、S偏光か
ら変換されたP偏光(P2)とが合成された出射光7と
なるため、図11(b)に示すように2本の光が合わさ
った、短径と長径の比が略1対2の楕円形状となる。
発せられた光は曲面鏡2にて反射され偏光ビームスプリ
ッタ3に入射するが、その際の光の形状は一般的に図1
1(a)に示すように円形状である。一方、合成プリズ
ム6から出射される光の形状は上述のごとく偏光ビーム
スプリッタ3にて分離されたP偏光(P1)、S偏光か
ら変換されたP偏光(P2)とが合成された出射光7と
なるため、図11(b)に示すように2本の光が合わさ
った、短径と長径の比が略1対2の楕円形状となる。
【0007】上述した液晶プロジェクターなどの液晶表
示装置では、液晶パネルや偏光板から成る液晶ライトバ
ルブからの出射光をスクリーン上に投射して映像を表示
する。このとき、光の有効利用効率の点から見ると、全
体の光のうち液晶パネル内へ入射可能な光の割合が大き
いほど光の有効利用効率が高いことになる。
示装置では、液晶パネルや偏光板から成る液晶ライトバ
ルブからの出射光をスクリーン上に投射して映像を表示
する。このとき、光の有効利用効率の点から見ると、全
体の光のうち液晶パネル内へ入射可能な光の割合が大き
いほど光の有効利用効率が高いことになる。
【0008】図12に液晶パネル16の外形と液晶パネ
ル16へ照射される出射光7の形状を示す。この図は、
短径と長径の比が略1対2の楕円形状の光7が、一般に
多く用いられている横方向長さと縦方向長さの比が4対
3である液晶パネル16へ接するような大きさで照射し
ている場合である。光7を実際に液晶パネル16へ取り
込んで利用している割合は、光7が照射されている領域
に対する液晶パネル16の占める領域の割合であり、こ
こでは、約59%の光しか利用していないことになる。
ル16へ照射される出射光7の形状を示す。この図は、
短径と長径の比が略1対2の楕円形状の光7が、一般に
多く用いられている横方向長さと縦方向長さの比が4対
3である液晶パネル16へ接するような大きさで照射し
ている場合である。光7を実際に液晶パネル16へ取り
込んで利用している割合は、光7が照射されている領域
に対する液晶パネル16の占める領域の割合であり、こ
こでは、約59%の光しか利用していないことになる。
【0009】また、液晶パネルを透過した光は投射レン
ズを経てスクリーン上に映像を映し出すが、スクリーン
上での映像の明るさは、明るければ明るいほど、その映
像が見やすくなる。例えば、スクリーン照度が高けれ
ば、室内を暗くしなくても充分明るく映像を見ることが
できる。スクリーン上での映像の明るさは、液晶パネル
内へどれだけ多くの光を取り込むことができるかに大き
く係わっており、液晶パネル部での光の利用効率の向上
が求められている。
ズを経てスクリーン上に映像を映し出すが、スクリーン
上での映像の明るさは、明るければ明るいほど、その映
像が見やすくなる。例えば、スクリーン照度が高けれ
ば、室内を暗くしなくても充分明るく映像を見ることが
できる。スクリーン上での映像の明るさは、液晶パネル
内へどれだけ多くの光を取り込むことができるかに大き
く係わっており、液晶パネル部での光の利用効率の向上
が求められている。
【0010】しかしながら、液晶パネル部での光の有効
利用効率を単なる液晶パネルへの光の入射光面積と液晶
パネルの占有面積との面積比として考えた場合、偏光ビ
ームスプリッタ3へ入射される光が円形状の場合、上述
のごとくその利用効率はたかだか約59%と光利用効率
の低さからスクリーン上での明るさが不足するという問
題点があった。
利用効率を単なる液晶パネルへの光の入射光面積と液晶
パネルの占有面積との面積比として考えた場合、偏光ビ
ームスプリッタ3へ入射される光が円形状の場合、上述
のごとくその利用効率はたかだか約59%と光利用効率
の低さからスクリーン上での明るさが不足するという問
題点があった。
【0011】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであって、液晶パネル部における
光有効利用効率を向上させ得る偏光分離合成装置および
液晶表示装置を提供することを目的とする。
決すべくなされたものであって、液晶パネル部における
光有効利用効率を向上させ得る偏光分離合成装置および
液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光分離合成装
置は、光源から発せられた白色光をP偏光成分とS偏光
成分に分離する偏光分離手段に入射させ、該偏光分離手
段にて分離された各偏光成分光の偏光方向を偏光方向回
転手段により一致させた後、光合成手段に入射させるこ
とにより合成して取り出す偏光分離合成装置において、
該光源から発せられた白色光を光形状整形手段によって
楕円形状に整形し、楕円形状の短軸方向を該偏光分離手
段からの出射時の光の合成方向と一致せしめるので、そ
のことにより上記目的が達成される。
置は、光源から発せられた白色光をP偏光成分とS偏光
成分に分離する偏光分離手段に入射させ、該偏光分離手
段にて分離された各偏光成分光の偏光方向を偏光方向回
転手段により一致させた後、光合成手段に入射させるこ
とにより合成して取り出す偏光分離合成装置において、
該光源から発せられた白色光を光形状整形手段によって
楕円形状に整形し、楕円形状の短軸方向を該偏光分離手
段からの出射時の光の合成方向と一致せしめるので、そ
のことにより上記目的が達成される。
【0013】本発明の液晶表示装置は、液晶パネル形状
の横方向長さと縦方向長さの比がM対Nである液晶ライ
トバルブへ偏光分離合成装置からの出射光が入射される
液晶表示装置において、請求項1の偏光分離合成装置の
偏光分離手段へ入射する光が楕円形状であり、かつ、長
軸長さと短軸長さの比をN対M/2としているので、そ
のことにより上記目的が達成される。
の横方向長さと縦方向長さの比がM対Nである液晶ライ
トバルブへ偏光分離合成装置からの出射光が入射される
液晶表示装置において、請求項1の偏光分離合成装置の
偏光分離手段へ入射する光が楕円形状であり、かつ、長
軸長さと短軸長さの比をN対M/2としているので、そ
のことにより上記目的が達成される。
【0014】
【作用】本発明にあっては、偏光方向が混在する白色光
を光源とし、光源から発せられた光を偏光分離手段によ
り偏光方向が異なる2本の直線偏光成分に分離し、分離
された片方の偏光成分光を偏光板を透過させることによ
り、その偏光方向を90゜回転させ他方の偏光方向の光
と一致させる。その後、光合成手段へこの2本の光を導
いて合成させて取り出す。この過程において、偏光分離
手段へ入射する光を光形状整形手段が楕円形状に整形
し、その楕円形状の短軸方向が偏光分離手段からの出射
時の光の合成方向と一致せしめる。これによって、液晶
表示装置を構成する液晶パネル部における光有効利用効
率が向上する。
を光源とし、光源から発せられた光を偏光分離手段によ
り偏光方向が異なる2本の直線偏光成分に分離し、分離
された片方の偏光成分光を偏光板を透過させることによ
り、その偏光方向を90゜回転させ他方の偏光方向の光
と一致させる。その後、光合成手段へこの2本の光を導
いて合成させて取り出す。この過程において、偏光分離
手段へ入射する光を光形状整形手段が楕円形状に整形
し、その楕円形状の短軸方向が偏光分離手段からの出射
時の光の合成方向と一致せしめる。これによって、液晶
表示装置を構成する液晶パネル部における光有効利用効
率が向上する。
【0015】この場合において、液晶パネル形状の横方
向長さと縦方向長さの比がM対Nであると、偏光分離手
段へ入射する光を、長軸長さと短軸長さの比がN対M/
2の楕円形状とする。
向長さと縦方向長さの比がM対Nであると、偏光分離手
段へ入射する光を、長軸長さと短軸長さの比がN対M/
2の楕円形状とする。
【0016】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。
する。
【0017】(実施例1)図1に本実施例の偏光分離合
成装置を組み込んだ液晶プロジェクターの平面図を示
す。偏光分離合成装置は、メタルハライドランプ、ハロ
ゲンランプ、またはキセノンランプなど白色光を発する
光源1と、楕円鏡8と、シリンドリカルレンズ10及び
平凸レンズ11からなる光形状整形手段9と、偏光分離
手段としての偏光ビームスプリッタ3と、偏光方向回転
手段としての1/2波長板4と、ミラー5と、合成プリ
ズム6とからなる。この偏光分離合成装置にて得られた
出射光7は、液晶パネルや偏光板からなる液晶ライトバ
ルブ12、フィールドレンズ13および投影レンズ14
を経てスクリーン15上に照射される。
成装置を組み込んだ液晶プロジェクターの平面図を示
す。偏光分離合成装置は、メタルハライドランプ、ハロ
ゲンランプ、またはキセノンランプなど白色光を発する
光源1と、楕円鏡8と、シリンドリカルレンズ10及び
平凸レンズ11からなる光形状整形手段9と、偏光分離
手段としての偏光ビームスプリッタ3と、偏光方向回転
手段としての1/2波長板4と、ミラー5と、合成プリ
ズム6とからなる。この偏光分離合成装置にて得られた
出射光7は、液晶パネルや偏光板からなる液晶ライトバ
ルブ12、フィールドレンズ13および投影レンズ14
を経てスクリーン15上に照射される。
【0018】上記光源1から発せられた光は、楕円鏡8
にて反射することで光束形状が略円形の収束光とされた
後、光形状整形手段9を透過する際、光束形状が略楕円
形状の平行光へと変換される。
にて反射することで光束形状が略円形の収束光とされた
後、光形状整形手段9を透過する際、光束形状が略楕円
形状の平行光へと変換される。
【0019】光形状整形手段9は、光束のある一方向の
みを縮小させるシリンドリカルレンズ10と平凸レンズ
11にて構成されている。また、シリンドリカルレンズ
10は、合成プリズム6からの出射時の光の合成される
方向と同じ方向に光が整形されるように構成されてお
り、光形状整形手段9に入射した円形収束光は、シリン
ドリカルレンズ10にて一方向のみを縮小された楕円光
とされた後、平凸レンズ11にて平行光とされる。
みを縮小させるシリンドリカルレンズ10と平凸レンズ
11にて構成されている。また、シリンドリカルレンズ
10は、合成プリズム6からの出射時の光の合成される
方向と同じ方向に光が整形されるように構成されてお
り、光形状整形手段9に入射した円形収束光は、シリン
ドリカルレンズ10にて一方向のみを縮小された楕円光
とされた後、平凸レンズ11にて平行光とされる。
【0020】光形状整形手段9から出射した光は、偏光
ビームスプリッタ3を通過する際、透過光としてのP偏
光(P1)と反射光としてのS偏光(S)とに偏光方向
によって分離される。分離されたS偏光(S)は、1/
2波長板4を通過することで偏光面が90゜回転しP偏
光(P2)へと変換され、合成プリズム6へ入射され
る。一方のP偏光(P1)はミラー5にて反射された
後、合成プリズム6へ入射される。合成プリズム6に入
射したこの2本の光は偏光方向が一致した出射光7とし
て取り出される。この出射光7は、液晶パネルや偏光板
から成る液晶ライトバルブ12へと導かれた後、フィー
ルドレンズ13、投射レンズ14を経て、スクリーン1
5上へ照射される。
ビームスプリッタ3を通過する際、透過光としてのP偏
光(P1)と反射光としてのS偏光(S)とに偏光方向
によって分離される。分離されたS偏光(S)は、1/
2波長板4を通過することで偏光面が90゜回転しP偏
光(P2)へと変換され、合成プリズム6へ入射され
る。一方のP偏光(P1)はミラー5にて反射された
後、合成プリズム6へ入射される。合成プリズム6に入
射したこの2本の光は偏光方向が一致した出射光7とし
て取り出される。この出射光7は、液晶パネルや偏光板
から成る液晶ライトバルブ12へと導かれた後、フィー
ルドレンズ13、投射レンズ14を経て、スクリーン1
5上へ照射される。
【0021】図2(a)は、偏光ビームスプリッタ3へ
の入射光形状が短軸長さと長軸長さの比を1対2とする
楕円形状の場合を示している。ここで、上記光形状整形
手段9によって整形された楕円形状の短軸方向は、合成
プリズム6からの出射時の光の合成方向と一致する方向
である。よって、合成プリズム6からの出射光7は、図
2(b)に示すような略円形状となる。
の入射光形状が短軸長さと長軸長さの比を1対2とする
楕円形状の場合を示している。ここで、上記光形状整形
手段9によって整形された楕円形状の短軸方向は、合成
プリズム6からの出射時の光の合成方向と一致する方向
である。よって、合成プリズム6からの出射光7は、図
2(b)に示すような略円形状となる。
【0022】図3に、合成プリズム6からの出射光7が
円形状の場合において、液晶パネル16の外形と液晶パ
ネル16へ照射される光7の形状を示す。この図3は、
円形状の光7が、一般に多く用いられている横方向長さ
と縦方向長さの比が4対3である液晶パネル16へ接す
るような大きさで照射している場合である。この液晶パ
ネル16における光有効利用効率を、光7が照射されて
いる領域に対する液晶パネル16の領域の割合でみる
と、約61%と、偏光ビームスプリッタ3への入射光を
光形状整形手段9によって整形しない場合と比較してわ
ずかであるが光有効利用効率は向上している。
円形状の場合において、液晶パネル16の外形と液晶パ
ネル16へ照射される光7の形状を示す。この図3は、
円形状の光7が、一般に多く用いられている横方向長さ
と縦方向長さの比が4対3である液晶パネル16へ接す
るような大きさで照射している場合である。この液晶パ
ネル16における光有効利用効率を、光7が照射されて
いる領域に対する液晶パネル16の領域の割合でみる
と、約61%と、偏光ビームスプリッタ3への入射光を
光形状整形手段9によって整形しない場合と比較してわ
ずかであるが光有効利用効率は向上している。
【0023】さらに、図4(a)は偏光ビームスプリッ
タ3への入射光形状を示し、短軸長さと長軸長さの比が
2対3の場合である。図4(b)は、液晶パネル16の
外形と液晶パネル16へ照射される光7の形状を示す。
すなわち、図4においては、液晶パネル形状の横方向長
さと縦方向長さの比がM対Nである液晶パネル16に対
して、偏光ビームスプリッタ3への入射光を長軸長さと
短軸長さの比がN対M/2である楕円形状とする場合で
ある。ここでは、M=4,N=3に相当する。光7が照
射されている領域に対する液晶パネル16の占める領域
の割合でみた光有効利用効率は約64%となり、偏光ビ
ームスプリッタ3への入射光楕円形状を最適化すること
によって光有効利用効率のさらなる向上を図ることがで
きる。
タ3への入射光形状を示し、短軸長さと長軸長さの比が
2対3の場合である。図4(b)は、液晶パネル16の
外形と液晶パネル16へ照射される光7の形状を示す。
すなわち、図4においては、液晶パネル形状の横方向長
さと縦方向長さの比がM対Nである液晶パネル16に対
して、偏光ビームスプリッタ3への入射光を長軸長さと
短軸長さの比がN対M/2である楕円形状とする場合で
ある。ここでは、M=4,N=3に相当する。光7が照
射されている領域に対する液晶パネル16の占める領域
の割合でみた光有効利用効率は約64%となり、偏光ビ
ームスプリッタ3への入射光楕円形状を最適化すること
によって光有効利用効率のさらなる向上を図ることがで
きる。
【0024】ところで、上記光有効利用効率をさらに向
上させるためには、液晶パネルの領域外の光を液晶パネ
ルの領域内へ移動させる方法が考えられる。例えば、図
4に示すような液晶パネル領域外Aの光を液晶パネル領
域Bへ移動して利用する場合である。このとき問題とな
るのは液晶パネル16への光7の入射角度である。液晶
パネル16を透過する光の角度には制限があり、液晶パ
ネル16の特性に応じた許容入射角度が設けられてい
る。入射角度の悪い光を用いると、スクリーン15上で
色の滲みや、混色といった問題が発生する。このため、
液晶パネル16の光入射面には光入射角度制限手段(図
示せず)が設けられており、許容入射角度を超える光が
液晶パネル16へ入射しないよう入射光を制限してい
る。許容入射角度を超える光、すなわち、平行度の悪い
光を多く含んだ入射光を用いた場合、この光入射角度制
限手段によって蹴られる光の量が増加することで光有効
利用効率は向上しない。液晶パネル領域外Aの光を液晶
パネル領域Bへ移動させるということは、合成プリズム
6からの出射光7が元々平行光として液晶パネル16へ
入射していたのに対して、移動された光の部分は、その
移動量に応じた角度をもって液晶パネル16へ入射する
ことになる。上記移動量が大きい光ほど液晶パネル16
への入射角が大きくなり、液晶パネル16の特性に応じ
た許容入射角度を超えて液晶パネル16内へ取り込めな
い可能性が出てくる。従って、液晶パネル16内へ光を
確実に取り込むために上記移動量を少なくすることが求
められる。一般に多く用いられている横方向長さと縦方
向長さの比が4対3である液晶パネル16の場合、図1
2、及び図4に示すように、液晶パネル領域外Aの光を
液晶パネル領域Bへ移動させるための移動量は、それぞ
れMとLとになる。このとき、Lの長さがMの長さの約
0.5倍であることから、偏光ビームスプリッタ3への
入射光を長軸長さと短軸長さの比が2対3である楕円形
状とした場合の方が、偏光ビームスプリッタ3への入射
光を円形状とする場合と比較して、移動した光の液晶パ
ネルに対する入射角度が小さくてすみ液晶パネル内へ取
り込まれる可能性が大きいことになる。
上させるためには、液晶パネルの領域外の光を液晶パネ
ルの領域内へ移動させる方法が考えられる。例えば、図
4に示すような液晶パネル領域外Aの光を液晶パネル領
域Bへ移動して利用する場合である。このとき問題とな
るのは液晶パネル16への光7の入射角度である。液晶
パネル16を透過する光の角度には制限があり、液晶パ
ネル16の特性に応じた許容入射角度が設けられてい
る。入射角度の悪い光を用いると、スクリーン15上で
色の滲みや、混色といった問題が発生する。このため、
液晶パネル16の光入射面には光入射角度制限手段(図
示せず)が設けられており、許容入射角度を超える光が
液晶パネル16へ入射しないよう入射光を制限してい
る。許容入射角度を超える光、すなわち、平行度の悪い
光を多く含んだ入射光を用いた場合、この光入射角度制
限手段によって蹴られる光の量が増加することで光有効
利用効率は向上しない。液晶パネル領域外Aの光を液晶
パネル領域Bへ移動させるということは、合成プリズム
6からの出射光7が元々平行光として液晶パネル16へ
入射していたのに対して、移動された光の部分は、その
移動量に応じた角度をもって液晶パネル16へ入射する
ことになる。上記移動量が大きい光ほど液晶パネル16
への入射角が大きくなり、液晶パネル16の特性に応じ
た許容入射角度を超えて液晶パネル16内へ取り込めな
い可能性が出てくる。従って、液晶パネル16内へ光を
確実に取り込むために上記移動量を少なくすることが求
められる。一般に多く用いられている横方向長さと縦方
向長さの比が4対3である液晶パネル16の場合、図1
2、及び図4に示すように、液晶パネル領域外Aの光を
液晶パネル領域Bへ移動させるための移動量は、それぞ
れMとLとになる。このとき、Lの長さがMの長さの約
0.5倍であることから、偏光ビームスプリッタ3への
入射光を長軸長さと短軸長さの比が2対3である楕円形
状とした場合の方が、偏光ビームスプリッタ3への入射
光を円形状とする場合と比較して、移動した光の液晶パ
ネルに対する入射角度が小さくてすみ液晶パネル内へ取
り込まれる可能性が大きいことになる。
【0025】(実施例2)図5は、本発明の他の実施例
にかかる偏光分離合成装置の一部を示す図である。この
実施例2では、実施例1の楕円鏡8に代えてパラボラ曲
面鏡17を用い、また、実施例1の平凸レンズ11に代
えて凹柱レンズ18を用いている。白色光を発する光源
1から発せられた光は、パラボラ曲面鏡17にて反射す
ることで光束形状が略円形の略平行光とされる。その
後、光束のある一方向のみを縮小させるシリンドリカル
レンズ10にて、一方向のみが収束光となることで略楕
円形状に変換される。シリンドリカルレンズ10の方向
は、この楕円形状の短軸方向が合成プリズム6からの出
射時の光の合成方向と一致する方向に構成されている。
凹柱レンズ18にて収束する光の方向を再度平行光に戻
して楕円形状の平行光とした後、偏光ビームスプリッタ
3へ入射させる。
にかかる偏光分離合成装置の一部を示す図である。この
実施例2では、実施例1の楕円鏡8に代えてパラボラ曲
面鏡17を用い、また、実施例1の平凸レンズ11に代
えて凹柱レンズ18を用いている。白色光を発する光源
1から発せられた光は、パラボラ曲面鏡17にて反射す
ることで光束形状が略円形の略平行光とされる。その
後、光束のある一方向のみを縮小させるシリンドリカル
レンズ10にて、一方向のみが収束光となることで略楕
円形状に変換される。シリンドリカルレンズ10の方向
は、この楕円形状の短軸方向が合成プリズム6からの出
射時の光の合成方向と一致する方向に構成されている。
凹柱レンズ18にて収束する光の方向を再度平行光に戻
して楕円形状の平行光とした後、偏光ビームスプリッタ
3へ入射させる。
【0026】(実施例3)図6は、本発明の更に他の偏
光分離合成装置の一部を示す図である。この実施例3で
は、実施例1の場合とは、光形状整形手段9を構成する
部材を代えている。つまり、平凹レンズ19と整形プリ
ズム20とを用いている。白色光を発する光源1から発
せられた光は、楕円鏡8にて反射することで光束形状が
略円形の収束光とされた後、平凹レンズ19にて所定の
大きさの平行光とされる。その後、光束のある一方向の
みを縮小させる整形プリズム20にて、光束形状が楕円
形状へ整形された後、偏光ビームスプリッタ3へ入射さ
れる。整形プリズム20による整形方向は、整形後の楕
円形状の短軸方向が合成プリズム6からの出射時の光の
合成方向と一致する方向に構成されている。
光分離合成装置の一部を示す図である。この実施例3で
は、実施例1の場合とは、光形状整形手段9を構成する
部材を代えている。つまり、平凹レンズ19と整形プリ
ズム20とを用いている。白色光を発する光源1から発
せられた光は、楕円鏡8にて反射することで光束形状が
略円形の収束光とされた後、平凹レンズ19にて所定の
大きさの平行光とされる。その後、光束のある一方向の
みを縮小させる整形プリズム20にて、光束形状が楕円
形状へ整形された後、偏光ビームスプリッタ3へ入射さ
れる。整形プリズム20による整形方向は、整形後の楕
円形状の短軸方向が合成プリズム6からの出射時の光の
合成方向と一致する方向に構成されている。
【0027】(実施例4)図7(a)は、プリズム型偏
光ビームスプリッタ21を用いた偏光分離合成装置を組
み込んだ液晶プロジェクターの平面図を示す。図7
(b)は、そのプリズム型偏光ビームスプリッタ21を
拡大して示す平面図である。プリズム型偏光ビームスプ
リッタ21は以下のように構成されている。光源1から
発せられ、光形状整形手段9を透過した平行光束は、4
つの入射光B25,B26,B27,B28に分かれて
ミラー25,26,偏光ビームスプリッタ27,28に
入射する。この中で偏光ビームスプリッタ27,28に
入射した光B27,B28は透過するP偏光光Bp2
7,Bp28と反射するS偏光光Bs27,Bs28と
に分離される。透過したP偏光光Bp27,Bp28は
λ/2板33によってS偏光光Bs27’,Bs28’
に変換され紙面右方向に出射する。反射したS偏光光B
s27,Bs28はミラー29,30により紙面右方向
に向きを変える。次にミラー25,26に入射した光B
25,B26は偏光ビームスプリッタ31,32へ入射
し、透過するP偏光光Bp25,Bp26と反射するS
偏光光Bs25,Bs26とに分離される。反射したS
偏光光Bs25,Bs26はそのまま紙面右方向に出射
し、透過したP偏光光Bp25,Bp26はミラー2
3,23’により紙面右方向に向きを変えられλ/2板
24,24’によってS偏光光BS25’,Bs26’
に変換され出射する構成となっている。
光ビームスプリッタ21を用いた偏光分離合成装置を組
み込んだ液晶プロジェクターの平面図を示す。図7
(b)は、そのプリズム型偏光ビームスプリッタ21を
拡大して示す平面図である。プリズム型偏光ビームスプ
リッタ21は以下のように構成されている。光源1から
発せられ、光形状整形手段9を透過した平行光束は、4
つの入射光B25,B26,B27,B28に分かれて
ミラー25,26,偏光ビームスプリッタ27,28に
入射する。この中で偏光ビームスプリッタ27,28に
入射した光B27,B28は透過するP偏光光Bp2
7,Bp28と反射するS偏光光Bs27,Bs28と
に分離される。透過したP偏光光Bp27,Bp28は
λ/2板33によってS偏光光Bs27’,Bs28’
に変換され紙面右方向に出射する。反射したS偏光光B
s27,Bs28はミラー29,30により紙面右方向
に向きを変える。次にミラー25,26に入射した光B
25,B26は偏光ビームスプリッタ31,32へ入射
し、透過するP偏光光Bp25,Bp26と反射するS
偏光光Bs25,Bs26とに分離される。反射したS
偏光光Bs25,Bs26はそのまま紙面右方向に出射
し、透過したP偏光光Bp25,Bp26はミラー2
3,23’により紙面右方向に向きを変えられλ/2板
24,24’によってS偏光光BS25’,Bs26’
に変換され出射する構成となっている。
【0028】図8(a)は、プリズム型偏光ビームスプ
リッタ21への入射光束形状を示し、円形状の場合であ
る。図8(b)はプリズム型偏光ビームスプリッタ21
の出射光束形状を示す。出射光束形状は、破線Tで示す
長軸長さと短軸長さの比が2対1の略楕円形状と見なす
ことができる。
リッタ21への入射光束形状を示し、円形状の場合であ
る。図8(b)はプリズム型偏光ビームスプリッタ21
の出射光束形状を示す。出射光束形状は、破線Tで示す
長軸長さと短軸長さの比が2対1の略楕円形状と見なす
ことができる。
【0029】図9(a)は、プリズム型偏光ビームスプ
リッタ21への入射光束形状を示し、略1対2の楕円形
状の場合である。図9(b)はプリズム型偏光ビームス
プリッタ21の出射光束形状を示している。ここで、光
形状整形手段9によって整形された楕円形状の短軸方向
は、プリズム型偏光ビームスプリッタ21からの出射時
の光の合成方向と一致する方向であって、この時、この
出射光7は、破線Qにて示すように略円形状となる。
リッタ21への入射光束形状を示し、略1対2の楕円形
状の場合である。図9(b)はプリズム型偏光ビームス
プリッタ21の出射光束形状を示している。ここで、光
形状整形手段9によって整形された楕円形状の短軸方向
は、プリズム型偏光ビームスプリッタ21からの出射時
の光の合成方向と一致する方向であって、この時、この
出射光7は、破線Qにて示すように略円形状となる。
【0030】このように、偏光分離合成手段を変更した
場合においても、その入射光束形状と出射光束形状との
関係はほぼ同一と見なすことができるため、入射光束形
状を液晶パネル形状に適応した楕円形状とすることによ
る光有効利用効率向上の効果に関しても同様である。上
記プリズム型偏光ビームスプリッタ21の代わりに、図
13に示すプリズム型偏光ビームスプリッタ40や図1
4に示すプレート型偏光ビームスプリッタ50を用いる
ことができる。
場合においても、その入射光束形状と出射光束形状との
関係はほぼ同一と見なすことができるため、入射光束形
状を液晶パネル形状に適応した楕円形状とすることによ
る光有効利用効率向上の効果に関しても同様である。上
記プリズム型偏光ビームスプリッタ21の代わりに、図
13に示すプリズム型偏光ビームスプリッタ40や図1
4に示すプレート型偏光ビームスプリッタ50を用いる
ことができる。
【0031】図13に示したプリズム型偏光ビームスプ
リッタ40は、2種類の複合プリズム45,46を採用
し、図7(b)で示すミラー23,23’,25,2
6,29,30のかわりにプリズム面47,47’,4
8,48’,49,49’の全反射面を使う(このとき
面47,48,47’,48’を全反射面にするためこ
の間に薄い空気層ができるように若干離して配置するこ
とが望ましい)ことでこれらの面での反射率をほぼ10
0%にした構成である。なお、43,44,44’はλ
/2板である。
リッタ40は、2種類の複合プリズム45,46を採用
し、図7(b)で示すミラー23,23’,25,2
6,29,30のかわりにプリズム面47,47’,4
8,48’,49,49’の全反射面を使う(このとき
面47,48,47’,48’を全反射面にするためこ
の間に薄い空気層ができるように若干離して配置するこ
とが望ましい)ことでこれらの面での反射率をほぼ10
0%にした構成である。なお、43,44,44’はλ
/2板である。
【0032】図14に示したプレート型偏光ビームスプ
リッタ50は、偏光ビームスプリッタ52と、ミラー5
3と、λ/2板54とを組み合わせて、図7(b)又は
図13と同様の光の偏光変換を行い得る構成とされてい
る。
リッタ50は、偏光ビームスプリッタ52と、ミラー5
3と、λ/2板54とを組み合わせて、図7(b)又は
図13と同様の光の偏光変換を行い得る構成とされてい
る。
【0033】なお、上記各実施例においては、光形状整
形手段として楕円鏡、シリンドリカルレンズ、平凸レン
ズの組み合わせ、またはパラボラ曲面鏡、シリンドリカ
ルレンズ、凹柱レンズの組み合わせ、または楕円鏡、平
凹レンズ、整形プリズムの組み合わせの場合を示した
が、本発明はこれに限らず、光形状を円形状から楕円形
状へ変換する手段であればどのような手段であってもか
まわない。また、偏光方向回転手段として1/2波長板
を用いたが、90°ツイストのTN型液晶素子などを用
いることも可能である。さらに、出射光はP偏光に一致
させてもS偏光に一致させても得られる効果は同様であ
る。
形手段として楕円鏡、シリンドリカルレンズ、平凸レン
ズの組み合わせ、またはパラボラ曲面鏡、シリンドリカ
ルレンズ、凹柱レンズの組み合わせ、または楕円鏡、平
凹レンズ、整形プリズムの組み合わせの場合を示した
が、本発明はこれに限らず、光形状を円形状から楕円形
状へ変換する手段であればどのような手段であってもか
まわない。また、偏光方向回転手段として1/2波長板
を用いたが、90°ツイストのTN型液晶素子などを用
いることも可能である。さらに、出射光はP偏光に一致
させてもS偏光に一致させても得られる効果は同様であ
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の偏光分離合成装置では、偏光方
向が混在する白色光を光源とし、光源から発せられた光
を光形状整形手段によって楕円形状に整形する際、その
楕円形状の短軸方向を偏光分離合成手段からの出射時の
光の合成方向と一致させる。さらに、液晶パネル形状の
横方向長さと縦方向長さの比がM対Nである時、楕円形
状の長軸長さと短軸長さの比をN対M/2とする。そし
て、整形後の光の偏光方向をP偏光成分とS偏光成分の
2本の直線偏光成分に分離する偏光分離手段に入射さ
せ、偏光方向回転手段により、分離された各偏光成分光
の偏光方向を一致させた出射光として取り出す構成とし
ている。その結果、その出射光を液晶ライトバルブへ照
射させる際、液晶パネル形状及び、液晶パネルへの光の
入射角を考慮した光束形状へ入射光を整形しているた
め、液晶パネル部における光有効利用効率を向上させる
ことができる。
向が混在する白色光を光源とし、光源から発せられた光
を光形状整形手段によって楕円形状に整形する際、その
楕円形状の短軸方向を偏光分離合成手段からの出射時の
光の合成方向と一致させる。さらに、液晶パネル形状の
横方向長さと縦方向長さの比がM対Nである時、楕円形
状の長軸長さと短軸長さの比をN対M/2とする。そし
て、整形後の光の偏光方向をP偏光成分とS偏光成分の
2本の直線偏光成分に分離する偏光分離手段に入射さ
せ、偏光方向回転手段により、分離された各偏光成分光
の偏光方向を一致させた出射光として取り出す構成とし
ている。その結果、その出射光を液晶ライトバルブへ照
射させる際、液晶パネル形状及び、液晶パネルへの光の
入射角を考慮した光束形状へ入射光を整形しているた
め、液晶パネル部における光有効利用効率を向上させる
ことができる。
【図1】本実施例の偏光分離合成装置を組み込んだ液晶
プロジェクターの平面図。
プロジェクターの平面図。
【図2】(a)は偏光ビームスプリッタへの入射光形状
を示し、(b)は合成プリズムからの出射光形状を示す
図。
を示し、(b)は合成プリズムからの出射光形状を示す
図。
【図3】液晶パネル外形と液晶パネルへ照射される光の
形状とを示す図。
形状とを示す図。
【図4】(a)は偏光ビームスプリッタへの入射光形状
を示し、(b)は液晶パネル外形と液晶パネルへ照射さ
れる光の形状とを示す図。
を示し、(b)は液晶パネル外形と液晶パネルへ照射さ
れる光の形状とを示す図。
【図5】本発明の他の実施例にかかる偏光分離合成装置
の一部を示す図。
の一部を示す図。
【図6】本発明の更に他の実施例にかかる偏光分離合成
装置の一部を示す図。
装置の一部を示す図。
【図7】(a)はプリズム型偏光ビームスプリッタを用
いた偏光分離合成装置を組み込んだ液晶プロジェクター
の平面図、(b)はそのプリズム型偏光ビームスプリッ
タを示す拡大図。
いた偏光分離合成装置を組み込んだ液晶プロジェクター
の平面図、(b)はそのプリズム型偏光ビームスプリッ
タを示す拡大図。
【図8】(a)はプリズム型偏光ビームスプリッタへの
入射光形状を示し、(b)はプリズム型偏光ビームスプ
リッタの出射光形状を示す図。
入射光形状を示し、(b)はプリズム型偏光ビームスプ
リッタの出射光形状を示す図。
【図9】(a)はプリズム型偏光ビームスプリッタへの
入射光形状を示し、(b)はプリズム型偏光ビームスプ
リッタの出射光形状を示す図。
入射光形状を示し、(b)はプリズム型偏光ビームスプ
リッタの出射光形状を示す図。
【図10】従来の偏光分離合成装置の平面図。
【図11】(a)は偏光ビームスプリッタへの入射光形
状を示し、(b)は合成プリズムからの出射光形状を示
す図。
状を示し、(b)は合成プリズムからの出射光形状を示
す図。
【図12】従来の液晶パネル外形と液晶パネルへ照射さ
れる光の形状とを示す図。
れる光の形状とを示す図。
【図13】本発明の偏光分離合成装置に用いられる他の
構成のプリズム型偏光ビームスプリッタを示す図。
構成のプリズム型偏光ビームスプリッタを示す図。
【図14】本発明の偏光分離合成装置に用いられるプレ
ート型偏光ビームスプリッタを示す図。
ート型偏光ビームスプリッタを示す図。
1 光源 2 曲面鏡 3 偏光ビームスプリッタ 4 1/2波長板 5 ミラー 6 合成プリズム 7 偏光分離合成装置からの出射光 8 楕円鏡 9 光形状整形手段 10 シリンドリカルレンズ 11 平凸レンズ 12 液晶ライトバルブ 13 フィールドレンズ 14 投射レンズ 15 スクリーン 16 液晶パネル 17 パラボラ曲面鏡 18 凹柱レンズ 19 平凸レンズ 20 整形プリズム 21 プリズム型偏光ビームスプリッタ
Claims (2)
- 【請求項1】 光源から発せられた白色光をP偏光成分
とS偏光成分に分離する偏光分離手段に入射させ、該偏
光分離手段にて分離された各偏光成分光の偏光方向を偏
光方向回転手段により一致させた後、光合成手段に入射
させることにより合成して取り出す偏光分離合成装置に
おいて、 該光源から発せられた白色光を光形状整形手段によって
楕円形状に整形し、楕円形状の短軸方向を該偏光分離手
段からの出射時の光の合成方向と一致せしめる偏光分離
合成装置。 - 【請求項2】 液晶パネル形状の横方向長さと縦方向長
さの比がM対Nである液晶ライトバルブへ偏光分離合成
装置からの出射光が入射される液晶表示装置において、
請求項1の偏光分離合成装置の偏光分離手段へ入射する
光が楕円形状であり、かつ、長軸長さと短軸長さの比を
N対M/2としている液晶表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16398895A JPH0915534A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 偏光分離合成装置および液晶表示装置 |
| US08/536,779 US5729306A (en) | 1994-09-30 | 1995-09-29 | Light splitting and synthesizing device and liquid crystal display apparatus including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16398895A JPH0915534A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 偏光分離合成装置および液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915534A true JPH0915534A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15784633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16398895A Pending JPH0915534A (ja) | 1994-09-30 | 1995-06-29 | 偏光分離合成装置および液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0915534A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940149A (en) * | 1997-12-11 | 1999-08-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Planar polarizer for LCD projectors |
| JP2002514778A (ja) * | 1998-05-14 | 2002-05-21 | モックステク | 概して偏光した光ビームをつくり出すための偏光子装置 |
| US8422132B2 (en) | 2008-12-02 | 2013-04-16 | Shanghai Lexvu Opto Microelectronics Technology Co., Ltd. | Integrated planar polarizing device |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP16398895A patent/JPH0915534A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940149A (en) * | 1997-12-11 | 1999-08-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Planar polarizer for LCD projectors |
| JP2002514778A (ja) * | 1998-05-14 | 2002-05-21 | モックステク | 概して偏光した光ビームをつくり出すための偏光子装置 |
| US8422132B2 (en) | 2008-12-02 | 2013-04-16 | Shanghai Lexvu Opto Microelectronics Technology Co., Ltd. | Integrated planar polarizing device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001121 |