(57)【要約】【課題】色再現性の低下が少ない液晶プロジェクタを低コストで提供する。【解決手段】投影ユニット１４の色分離合成光学系は、光源２２が発する照明光からＢ光を分離するダイクロイックミラー２６，このダイクロイックミラー２６で反射したＧ光及びＲ光を分離する第２偏光回転素子３１及び第２ＰＢＳ３２，及びこれら三色の光を合成する合成プリズム２９を備えている。光源２２の直後には、黄色光を除去するダイクロイックフイルタ２４が配置される。これにより、照明光から黄色光が取り除かれるので、投影レンズ３３を介してスクリーン３４に投影される投影光に黄色光が含まれることがなくなり、色再現性の低下が抑えられる。また、黄色光が前記光学系に入射する前に除去されるので、色再現性の低下が最小限に抑えられる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ，Ｇ，Ｒの３色の色光を含む照明光を発する光源と、
この照明光から前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうちいずれか一色を分離する第１の色分離手段と、
この第１の色分離手段から出射する残り二色の色光を分離する第２の色分離手段と、
分離された各色の色光が各色に対応するＲ，Ｇ，Ｂの各液晶素子で変調された各色の画像光を合成する合成手段と、
前記照明光から黄色光をカットするダイクロイックフイルタとを備えており、
前記ダイクロイックフイルタを、前記光源から前記第１の色分離手段及び第２の色分離手段を経由して前記合成手段へ至る光路内で、かつ、前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうち少なくとも１色の色光とともに前記黄色光が含まれる光路内に配置したことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記ダイクロイックフイルタを、前記光源の直後に配置したことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項３】
前記第１の色分離手段は、Ｂ光を透過してＲ光及びＧ光を反射するダイクロイックミラーであり、前記第２の色分離手段は、Ｇ光及びＲ光を透過するとともに、いずれか一方の光の偏光を回転させる偏光回転素子と、この偏光回転素子から出射したＧ光及びＲ光の偏光状態に応じて、一方を反射し他方を透過させる偏光ビームスプリッタとからなり、前記ダイクロイックフイルタは、前記光源と前記ダイクロイックミラーとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応する液晶素子を備えた三板式の液晶プロジェクタに関し、さらに詳しくは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を含む照明光から、Ｂ光を分離する第１の色分離手段と、この第１の色分離手段から出射する残りの２色の光を分離する第２の色分離手段とを備えた液晶プロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎の液晶素子を備え、各液晶素子によって光変調された画像光を合成してスクリーンに投影する三板式の液晶プロジェクタが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このような液晶プロジェクタは、光源が発する照明光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分離した後、分離された各色光をＲ，Ｇ，Ｂの各液晶素子にそれぞれ照射し、各液晶素子から出射する画像光を合成している。特許文献２に記載の液晶プロジェクタでは、まず、Ｂ光を透過するダイクロイックミラーによって照明光からＢ光を分離した後、このダイクロイックミラーで反射したＧ光及びＲ光を、偏光回転素子及び偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）によってそれぞれ分離している。しかし、照明光にはＢ光，Ｇ光，Ｒ光の他にも黄色光（Ｙ光）が含まれており、このＹ光を投影光から取り除かないと、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光にＹ光が混ざり色再現性が低下してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、図４に示す投影ユニット５１のように、偏光回転素子と偏光板を用いて、Ｙ光を除去する光学系が検討されている。投影ユニット５１は、光源５２が発する照明光を、特定の偏波面を持たない光を特定の偏波面を持つ光に変換する偏光変換素子５３を備えており、この偏光変換素子５３は、各色の光を垂直な偏波面を持つＳ偏光に変換する。図４において、各光線上の丸点と横棒とはそれぞれ各光の偏光状態を示しており、丸点が偏波面が垂直なＳ偏光を示し、横棒が偏波面が水平なＰ偏光を示す。ダイクロイックミラー５４は、Ｂ光を透過して、他の色光を反射する。これによりＢ光が分離される。
【０００４】
ダイクロイックミラー５４を透過したＢ光は、第１ＰＢＳ５６に入射して偏光膜５６ａで反射してＢ用の反射型液晶素子５７Ｂに入射する。液晶素子５７Ｂに入射したＢ光は、その偏光状態がＳ偏光で入射するが、変調の際に偏波面が９０度回転されてＰ偏光で出力される。Ｂ光は、第１偏光回転素子５８で再びＳ偏光に戻された後、合成プリズム５９に入射する。
【０００５】
他方、ダイクロイックミラー５４で反射されたＲ光及びＧ光は、第２偏光回転素子６１に入射する。第２偏光回転素子６１は、波長選択性を備えており、Ｒ光に対しては、偏光を９０度回転させて透過させるが、Ｇ光に対しては偏光を回転させずにそのまま透過させる特性を持っている。この第２偏光回転素子６１によって、Ｒ光の偏波面が９０度回転され、偏光状態がＳ偏光からＰ偏光となったＲ光が、第２ＰＢＳ６２を透過してＲ用の反射型液晶素子５７Ｒに入射する。そして、変調の際に偏光状態が変換されてＳ偏光で出力される。Ｓ偏光で出力されたＲ光は、第２ＰＢＳの偏光膜６２ａで反射して、第３偏光回転素子６３に入射する。
【０００６】
第２偏光回転素子６１に入射したＧ光は、偏光状態が変わらずにそのまま透過して第２ＰＢＳ６２に入射する。Ｇ光はＳ偏光で入射するから第２ＰＢＳ６２で反射する。これによりＲ光とＧ光とが分離される。第２ＰＢＳ６２で反射したＧ光は、Ｇ用の反射型液晶素子５７Ｇに入射して、Ｐ偏光に変換されて出力される。液晶素子５７Ｇから出力されたＧ光は、第３偏光回転素子６３及び偏光板６４を透過して、合成プリズム５９に入射する。この合成プリズム５９に入射したＢ，Ｇ，Ｒの各色光は合成されて、投影レンズ６６を介してスクリーン６７に投影される。
【０００７】
Ｙ光の除去は、第２偏光回転素子６１，第３偏光回転素子６３及び偏光板６４によって行われる。第２偏光回転素子６１と第３偏光回転素子６３とは、ともにＧ光については偏光状態を変えずにそのまま透過させて、Ｒ光に対してのみ偏光状態を変化させるという、偏光回転角に対する波長選択性を備えている。図５に示すグラフは、第２偏光回転素子６１と第３偏光回転素子６３の偏光回転角に関する分光特性を示すものである。曲線Ｃａは、第２偏光回転素子６１の分光特性を示し、曲線Ｃｂは、第３偏光回転素子６３の分光特性を示す。これらの曲線Ｃａ及び曲線Ｃｂから明らかなように、第２偏光回転素子６１は、約５７０ｎｍ〜約６００ｎｍの波長域を持つＹ光の偏光状態を変化させない特性を持っており、第３偏光回転素子６３は、Ｙ光の偏光状態を変化させる特性を持っている。
【０００８】
このため、第２偏光回転素子６１に入射したＹ光は、Ｇ光とともに偏光状態を変えずに第２偏光回転素子６１を透過して、液晶素子５７Ｇに入射するが、第３偏光回転素子６３を透過する際にＲ光とともに偏波面が９０度回転し、偏光状態がＰ偏光からＳ偏光に変化して第３偏光回転素子６３を出射する。このＹ光を、Ｐ偏光のみを透過させる偏光板６４によって遮断する。このように２つの偏光回転素子と偏光板とを使用することによりＹ光が除去される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１５４２６８号公報
【特許文献２】
特開２００３−０２９３３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏光回転素子は部品コストが高い。しかも、従来の方法では、２枚の偏光回転素子に対して、異なる波長選択性を持たせなければならないため、より部品コストが上昇してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、低コストで色再現性の低下が抑えられる液晶プロジェクタ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】
前記目的を達成するために、本発明の液晶プロジェクタは、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色の色光を含む照明光を発する光源と、この照明光から前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうちいずれか一色を分離する第１の色分離手段と、この第１の色分離手段から出射する残り二色の色光を分離する第２の色分離手段と、分離された各色の色光が各色に対応するＲ，Ｇ，Ｂの各液晶素子で変調された各色の画像光を合成する合成手段と、前記照明光から黄色光をカットするダイクロイックフイルタとを備えており、前記ダイクロイックフイルタを、前記光源から前記第１の色分離手段及び第２の色分離手段を経由して前記合成手段へ至る光路内で、かつ、前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうち少なくとも１色の色光とともに前記黄色光が含まれる光路内に配置したことを特徴とする。
【００１３】
有害光（黄色光）の悪影響を最小限にするには、有害光を光学系に入射する前に除去することが好ましいので、前記ダイクロイックフイルタは、前記光源の直後に配置されることが好ましい。
【００１４】
例えば、前記第１の色分離手段は、Ｂ光を透過してＲ光及びＧ光を反射するダイクロイックミラーであり、前記第２の色分離手段は、Ｇ光及びＲ光を透過するとともに、いずれか一方の光の偏光を回転させる偏光回転素子と、この偏光回転素子から出射したＧ光及びＲ光の偏光状態に応じて、一方を反射し他方を透過させる偏光ビームスプリッタとからなり、前記ダイクロイックフイルタは、前記光源と前記ダイクロイックミラーとの間に配置される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、液晶プロジェクタ１０の外観を示す。液晶プロジェクタ１０は、筐体１１の前面に拡散透過型のスクリーン１２が設けられ、その背面に投影された画像が前面側から観察される。筐体１１の内部には投影ユニット１４が組み込まれ、その投影画像はミラー１６，１７で反射されスクリーン１２の背面に結像される。この液晶プロジェクタ１０は、筐体１１の内部にチューナー回路などのほか、ビデオ信号及び音声信号再生用の周知の回路ユニットを組み込み、投影ユニット１４に画像表示手段として組み込まれた液晶素子にビデオ信号の再生画像を表示することによって、大画面のテレビジョンとして使用することができる。
【００１６】
図２に投影ユニット１４の構成を概略的に示す。この投影ユニット１４には、Ｂ用，Ｇ用，Ｒ用の三枚の反射型液晶素子２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｒが組み込まれている。光源２２は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光を含む照明光を発光する。光源２２としては、例えば、キセノン管や水銀灯などの白色光源が使用される。光源２２が発光する放射光は、リフレクタ２３によって反射されて、略平行光となって前方に向かって照射される。
【００１７】
光源２２の前方には、ダイクロイックフイルタ２４が配置されている。ダイクロイックフイルタ２４は、図３のグラフに示すように、Ｙ光を反射し、他の色を透過する特性を持っており、光源２２が発光する照明光から黄色光を除去する。ダイクロイックフイルタ２４の前方には、偏光変換素子２５が配置されている。偏光変換素子２５は、光源２２から発光された特定の偏波面を持たないＢ，Ｇ，Ｒの各色光をＳ偏光に変換する。この偏光変換素子２５を透過した各色光は、ダイクロイックミラー２６に入射する。
【００１８】
投影ユニット１４の色分離合成光学系は、従来技術で示した投影ユニット５１とほぼ同様であり、ダイクロイックミラー２６，第１ＰＢＳ２７，第１偏光回転素子２８，合成プリズム２９，第２偏光回転素子３１，第２ＰＢＳ３２，投影レンズ３３からなる。
【００１９】
ダイクロイックミラー２６は、Ｂ光を透過するとともに他の色光を反射する特性を備えており、これによりＢ光が分離される。ダイクロイックミラー２６を透過したＢ光は、第１ＰＢＳ２７に入射する。第１ＰＢＳ２７は、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を持っており、Ｓ偏光で入射したＢ光は偏光膜２７ａで反射して液晶素子２１Ｂに入射する。液晶素子２１Ｂに入射したＢ光は、光変調されて画像光に変換されるとともに、偏光状態がＳ偏光からＰ偏光に変換されて出射する。このＢ光は、第１偏光回転素子２８で再びＳ偏光に変換された後、合成プリズム２９に入射する。
【００２０】
他方、ダイクロイックミラー２６で反射されたＲ光及びＧ光は、第２偏光回転素子３１に入射する。第２偏光回転素子３１は、偏光回転角について波長選択性を備えており、Ｒ光に対しては、偏波面を９０度回転させて透過させるが、Ｇ光に対しては偏波面を回転させずにそのまま透過させる特性を持っている。この第２偏光回転素子３１によって、Ｒ光の偏波面が９０度回転され、偏光状態がＳ偏光からＰ偏光へ変換される。このＲ光は、第２ＰＢＳ３２の偏光膜３２ａを透過して液晶素子２１Ｒに入射する。そして、Ｒ光は、変調の際に偏光状態も変換されてＳ偏光で出力される。Ｓ偏光で出力されたＲ光は、第２ＰＢＳ３２で反射して、合成プリズム２９に入射する。
【００２１】
Ｇ光は、第２偏光回転素子３１に入射するが、Ｒ光と異なり、偏光状態は変わらずにそのまま透過して第２ＰＢＳ３２に入射する。Ｇ光はＳ偏光で入射するから偏光膜３２ａで反射する。これによりＲ光とＧ光とが分離され、分離されたＧ光が液晶素子２１Ｇへ入射する。液晶素子２１Ｇに入射したＧ光は、光変調されて画像光となるとともに、Ｐ偏光に変換されて出力されて、合成プリズム２９に入射する。
【００２２】
合成プリズム２９は、Ｂ光のＳ偏光のみを反射する特性を持っているから、Ｓ偏光で入射するＲ光及びＰ偏光で入射するＧ光は透過する。これにより、Ｂ，Ｇ，Ｒの各画像光が合成されて、合成された光が投影光として投影レンズ３３を介してスクリーン３４に投影される。
【００２３】
この投影ユニット１４では、光源２２の前方に、ダイクロイックフイルタ２４を設けているから、これにより光源２２が発光する照明光からＹ光が除去される。このため、投影光にはＹ光が混ざることがないので色再現性が低下することはない。また、ダイクロイックフイルタ２４は、偏光回転素子と比較して部品コストが安いので、従来のように波長選択性の異なる２つの偏光回転素子及び偏光板とによってＹ光を除去する方法と比較して、製品コストを低下させることができる。
【００２４】
また、従来のようにＹ光除去手段として偏光回転素子及び偏光板を使用する方法では、有害光である黄色光の偏光状態を考慮してＹ光除去手段の配置位置を決めなければならないが、本発明のように、Ｙ光除去手段としてダイクロイックフイルタを使用すれば、そうした制約がないので、従来と比較して、Ｙ光除去手段の配置位置の自由度が広がる。
【００２５】
このため、Ｙ光除去手段を有害光（黄色光）による色再現性の低下を最小限にする最適な位置に配置することも可能になる。すなわち、有害光（黄色光）による色再現性の低下を最小限にするためには、有害光を、できるだけ光源に近い位置、具体的には、第１の色分離手段（ダイクロイックミラー）に入射する前に除去することが好ましい。これを考慮して、本実施形態では、ダイクロイックフイルタを光源の直後（光源と偏光変換素子との間）に配置している。この位置に配置することにより、照明光が第１の色分離手段に入射する前に黄色光が除去される。また、光源の直後に配置できない場合には、偏光変換素子とダイクロイックミラーの間に配置してもよい。
【００２６】
しかし、製品によっては配置スペースの制約から、第１色分離手段よりも光源よりに配置できない場合も考えられる。そうした場合には、第１色分離手段から第２色分離手段を経由して合成手段に至る光路内で、かつ、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうち少なくとも１色の色光とともに黄色光が含まれる光路内に配置してもよい。具体的には、ダイクロイックミラー（第１色分離手段）と第２偏光回転素子３１の間，第２偏光回転素子３１と第２ＰＢＳ（第２色分離手段）３２の間，第２ＰＢＳ３２と液晶素子２１Ｇとの間，第２ＰＢＳ３２と合成プリズム（合成手段）２９の間のいずれかである。この場合でも、有害光による色再現性の低下をできるだけ少なくするために、ダイクロイックフイルタの配置位置は、できるだけ光源に近い位置から優先的に選択されることが好ましい。
【００２７】
また、Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光を含む照明光から光を分離する順番として、最初にＢ光を分離して、その後Ｇ光とＲ光とを分離しているが、Ｂ光を最初に分離しなくてもよく、Ｇ光又はＲ光を最初に分離してもよい。
【００２８】
また、反射型液晶素子を用いた液晶プロジェクタを用いた例で説明したが、透過型液晶素子を使用した液晶プロジェクタに本発明を適用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の液晶プロジェクタは、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色の色光を含む照明光を発する光源と、この照明光から前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうちいずれか一色を分離する第１の色分離手段と、この第１の色分離手段から出射する残り二色の色光を分離する第２の色分離手段と、分離された各色の色光が各色に対応するＲ，Ｇ，Ｂの各液晶素子で変調された各色の画像光を合成する合成手段と、前記照明光から黄色光をカットするダイクロイックフイルタとを備えており、このダイクロイックフイルタを、前記光源から前記第１の色分離手段及び第２の色分離手段を経由して前記合成手段へ至る光路内で、かつ、前記Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光のうち少なくとも１色の色光とともに前記黄色光が含まれる光路内に配置したから、色再現性の低下が抑えられる液晶プロジェクタを低コストで提供することができる。
【００３０】
また、前記ダイクロイックフイルタを、前記光源の直後に配置することにより、色再現性の低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶プロジェクタの外観図である。
【図２】投影ユニットの構成図である。
【図３】ダイクロイックフイルタの分光特性を示すグラフである。
【図４】従来の投影ユニットの構成図である。
【図５】波長選択性が異なる２つの偏光回転素子の分光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  液晶プロジェクタ
１４  投影ユニット
２１Ｂ  Ｂ用液晶素子
２１Ｇ  Ｇ用液晶素子
２１Ｒ  Ｒ用液晶素子
２２  光源
２４  ダイクロイックフイルタ
２６  ダイクロイックミラー
２７  第１ＰＢＳ
２８  第１偏光回転素子
２９  合成プリズム
３１  第２偏光回転素子
３２  第２ＰＢＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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