JP4461383B2 - プロジェクションディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクションディスプレイに関するもので、詳しくは、色純度を改善したプロジェクションディスプレイに関するものである。

最近、ディスプレイ装置は、軽量化、薄型化及び大画面化されつつあり、特に、プロジェクションディスプレイ装置においては、軽量化及び薄型化が重要な課題となっている。

そのため、プロジェクションディスプレイを軽量化及び薄型化するために、３枚のディスプレイパネル（例えば、ＤＭＤ、ＬＣＯＳ、ＬＣＤなど）を用いた三板式（または二板式）光学系の代りに、１枚のディスプレイパネルを用いた単板式光学系が必要となっている。

前記単板式光学系は、三板式光学系に比べると、低価格化、軽量化及び薄型化が可能である。しかしながら、前記単板式光学系は、赤（Ｒｅｄ）、青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）の光の三原色の分離合成を、時分割（ｃｏｌｏｒ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｄｒｉｖｉｎｇ）方式によって実現するため、三板式光学系に比べて低い光量である。

上記のような前記単板式光学系の短所を補強するために、一瞬にディスプレイパネル上に二色以上を照明して色を実現するカラースクローリング方法（ｃｏｌｏｒ ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ)が考案された。

しかしながら、既存のカラースクローリング方式の単板式プロジェクションディスプレイは、二色以上を一つのパネル上に同時に照明して色を実現するため、ディスプレイパネルである色が他の色の領域に干渉して、色純度が低下するという問題があった。

例えば、赤領域に青及び緑光が侵入して赤の色純度が低下する。これと同様に、緑及び青領域にも、他の二色の光が侵入して色純度が低下する。このような色純度の低下は、一つのディスプレイパネルに二色以上の光が同時に実現されるカラースクローリング方式の色実現（implementation）システムにおいて全て発生する。

図１は、スクリーンの全画面を赤に実現した場合、任意の瞬間に色の侵入が発生する例を説明するために、従来の単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系構成の一実施形態を示した図であり、図２は、従来の単板式ディスプレイパネルにおける回転プリズムによるカラースクローリング方法を説明するための図であり、図３は、従来の単板式ディスプレイパネルにおけるカラーホイールによるカラースクローリング方法を説明するための図である。

以下、一色の光が他の色領域に侵入する過程を図１に基づいて説明する。

図１は、任意の一瞬間に二色の光がパネルに照明されるカラースクローリング方式において、赤色に緑色が侵入する例を示した図である。光源７０１から出射された白色光は、積分器及び偏光変換器７０２で均一化された後、いずれか一つの光軸を有する線偏光に変換されて色分離部７０３に進行する。ここで、色分離部７０３は、カラースクローリング方式で色分離を行う装置であり、例えば、カラードラム、カラーホイール、回転プリズムなどが該当する。すなわち、色分離部７０３は、白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各領域の光に分離し、偏光変換器７０２は、非偏光の白色光をＰ波偏光に変換すると仮定する。

前記色分離部７０３から分離されたＲ、Ｇ、Ｂの光は、照明レンズ系７０４及びＰＢＳ７０５を順次経て、ディスプレイパネル７０６に照明される。

このとき、図１は、全画面を赤色に実現する例を示した図であって、この場合、カラースクローリング方式では、赤光が照明されるディスプレイパネルの領域にオン信号を与え、緑及び青光が照明されるパネルの領域にオフ信号を与える。そうすると、時間の経過によって、図２及び図３に示すように、一つのディスプレイパネルでＲ、Ｇ、Ｂの光が順次移動するが、このとき、赤光のみがＰＢＳ７０５を経て投射レンズ７０７側に進行し、緑及び青光は、前記投射レンズ７０７側に進行しない。

すなわち、Ｐ偏光の赤光のみが、ディスプレイパネルのオン領域に照明されるので、赤光は、オン領域で偏光方向がＰ波からＳ波に変わりながらＰＢＳ７０５に反射される。

前記ＰＢＳ７０５には、Ｓ波を反射させ、Ｐ波を透過させるための偏光フィルムがコーティングされていると仮定する。

すると、Ｓ波の赤光は、前記ＰＢＳ７０５から投射レンズ７０７側に再び反射され、前記投射レンズ７０７は、ＰＢＳ７０５から反射される赤光をスクリーン（図示せず）に拡大投射する。

一方、Ｐ偏光の緑及び青光は、ディスプレイパネルのオフ領域に照明されるので、偏光方向が変わらない状態でＰＢＳ７０５に反射される。すなわち、緑及び青光は、Ｐ偏光を維持した状態でＰＢＳ７０５に反射される。

以下、説明の便宜のために、緑及び青光のうち緑光に対して説明する。

すなわち、ディスプレイパネル７０６のオフ領域からＰＢＳ７０５に反射された緑光は、Ｐ偏光状態Ｇ_ｐであるため、ＰＢＳ７０５をそのまま透過して照明レンズ系７０４に入射する。

このとき、前記緑光の一部Ｇ_ｐは、図１の点線に示すように、照明レンズ系７０４の任意の面から反射され、再びＰＢＳ７０５を通してディスプレイパネル７０６の赤領域に到達する。しかしながら、前記赤領域は、パネル信号がオンであるため、Ｐ偏光の緑光Ｇ_ｐは、Ｓ偏光の緑光Ｇ_ｓに変換されてＰＢＳ７０５に反射される。前記ＰＢＳ７０５は、Ｓ偏光を反射するようにコーティングされるので、前記Ｓ偏光の緑光Ｇ_ｓは、ＰＢＳ７０５から投射レンズ７０７に反射される。前記投射レンズ７０７は、Ｓ偏光の緑光をスクリーンの赤領域に拡大投射する。

また、青光も、上記した緑光と同一の過程を経てスクリーンの赤領域に拡大投射する。

したがって、二色以上の光がディスプレイパネルに同時に照明されて色を実現する既存の単板式プロジェクションディスプレイにおいては、上記のような色の侵入によって色の画質が低下するという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、二色以上を一つのディスプレイパネル上に同時に照明して色を実現する場合、色の侵入をなくすことで、色純度の低下を防止するプロジェクションディスプレイを提供することにある。

また、他の目的は、光学系の内部光学面から発生する内部反射を取り除くことで、構造が簡単であり、かつ、画質が優秀なプロジェクションディスプレイを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るプロジェクションディスプレイは、光を発生する光源と、前記光から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、前記色分離部と照明レンズ系との間、前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間のうち、少なくともいずれか一箇所に配置され、入射光の偏光形態を変換する位相板と、前記位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記位相板から変換された入射光のうち、特定方向の線偏光のみを透過させる線偏光器と、前記線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）とから構成される。

ここで、前記位相板は、入射光が線偏光であると円偏光に変換し、円偏光であると線偏光に変換するλ／４板である。

また、本発明は、光を発生する光源と、前記光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部と、前記線偏光からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、前記色分離部と照明レンズ系との間に配置されて入射光の偏光形態を変換する第１の位相板と、前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第２の位相板と、前記第２の位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の位相板から変換された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる線偏光器と、前記線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）とから構成される。

ここで、前記第１の位相板は、入射光がＳ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｐ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であり、前記第２の位相板は、入射光がＰ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｓ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板である。

また、前記線偏光器は、入射光がＰ波線偏光であると透過させ、Ｓ波線偏光であると遮断するＰ波偏光器である。

また、前記第１及び第２の位相板は、互いに偏光方向が平行に配置されるか、または、垂直に配置される。

本発明は、光を発生する光源と、前記光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部と、前記線偏光からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、前記色分離部と照明レンズ系との間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第１の位相板と、前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第２の位相板と、前記色分離部と第１の位相板との間に配置され、前記色分離部から分離された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる第１線偏光器と、前記第２の位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の位相板から変換された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる第２の線偏光器と、前記第２の線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）とから構成される。

ここで、前記第１の位相板は、入射光がＳ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｐ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であり、前記第２の位相板は、入射光がＰ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｓ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板である。

また、前記第１の線偏光器は、入射光がＳ波線偏光であると透過させ、Ｐ波線偏光であると遮断するＳ波偏光器であり、第２の線偏光器は、入射光がＰ波線偏光であると透過させ、Ｓ波線偏光であると遮断するＰ波偏光器である。

本発明に係るプロジェクションディスプレイは、単板式ディスプレイパネル上に二色以上の色が任意の瞬間に同時に照明される時分割色分離方式で、位相板及び線偏光器を用いて光学系の内部光学面の反射光を取り除けるため、二色以上の光が互いに侵入して発生する色純度の低下を防止することで、色の画質を改善できるという効果がある。

以下、本発明に係るプロジェクションディスプレイの好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の構成及び作用は、一つの実施形態として説明されるもので、これによって、本発明の技術的思想、核心構成及び作用が制限されることはない。

本発明は、位相板及び線偏光板を用いて色の侵入を取り除くことに特徴があり、位相板及び線偏光板の個数及び配置方法によって、第１及び第２の実施形態に分けて説明する。

本発明の第１及び第２の実施形態を説明する図面では、前述した構成要素と実質的に同一の構成及び機能を有する場合、それらと同一の図面符号を用いる。また、本発明を説明する際に、本発明の動作を理解するために必要な部分のみを詳しく説明し、その他の部分の説明は省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、複数個の位相板及び単一線偏光器を用いて、照明レンズ系の内部光学面から反射される特定色の光が、ディスプレイパネルの他の色領域に再び入射して発生する色の侵入を防止する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系の構成図であり、非偏光の白色光を発生する光源７０１と、前記光源７０１から発生した白色光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部７０２と、前記線偏光からカラースクローリング方式でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離する色分離部７０３と、前記色分離部７０３から順次分離されたＲ、Ｇ、Ｂの光を集束化する少なくとも１枚以上のレンズからなる照明レンズ系７０４と、前記照明レンズ系７０４を経たＲ、Ｇ、Ｂの各色光がスクローリングされながら一つのパネル上の互いに異なる領域に順次結像されるディスプレイパネル７０６と、が同一の光経路上に配置される。すなわち、前記ディスプレイパネル７０６は、結像位置がスクローリングされながら、入射されるＲ、Ｇ、Ｂの光に合わせてＲ、Ｇ、Ｂの信号をスクローリングする。

前記偏光制御部７０２は、非偏光の白色光を均一化する積分器と、均一化された白色光をＳ波及びＰ波のいずれか一方向に偏光させる偏光器と、から構成される。本実施形態では、非偏光の白色光をＳ波線偏光に変換する。

前記色分離部８０３は、カラースクローリング方式で色分離を行う装置であり、例えば、カラードラム、カラーホイール及び回転プリズムなどのカラーフィルタが該当する。

また、偏光の形態を変換する第１の位相板８０１は、色分離部７０３と照明レンズ系７０４との間に配置され、第２の位相板８０２及び特定の偏光のみを透過させる線偏光器８０３は、照明レンズ系７０４とＰＢＳ７０５との間に順次配置される。

前記第１及び第２の位相板８０１，８０２は、偏光の形態を線偏光から円偏光、または、円偏光から線偏光に変換するλ／４板を用いる。

このとき、前記第１及び第２の位相板８０１，８０２は、その偏光方向を平行に配置するか、または、垂直に配置する。本実施形態では、偏光方向を垂直に配置した構造を説明する。特に、第１の位相板８０１は、Ｓ波線偏光を右円偏光に、Ｐ波線偏光を左円偏光に変換し、第２の位相板８０２は、Ｐ波線偏光を右円偏光に、Ｓ波線偏光を左円偏光に変換する。

また、前記線偏光器８０３は、Ｐ波線偏光のみを透過させ、Ｓ波線偏光を遮断するように配置する。このとき、Ｓ波線偏光は、反射または吸収可能である。

すなわち、色の侵入を取り除くための本発明の第１の実施形態に係る光学照明系は、色分離部７０３、第１の位相板８０１、照明レンズ系７０４、第２の位相板８０２及び線偏光器８０３の順に配列する構造である。

上記のように構成された本発明の第１の実施形態は、全画面を赤色に実現するために、ディスプレイパネル７０６のうち、赤光が照明される領域にオン信号を、緑及び青光が照明されるパネルの領域にオフ信号を与える。

このとき、光源７０１から出射された白色光Ｗは、積分器及び偏光変換器からなる偏光制御部７０２で均一化された後、Ｓ波線偏光Ｗ_ｓに変換されて色分離部７０３に進行する。前記色分離部７０３は、スクローリング方式で白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各領域の光に順次分離する。

例えば、前記色分離部７０３の緑部分を通過した光は、緑波長帯域のＳ波線偏光の光Ｇ_ｓになり、このＳ波線偏光の緑光Ｇ_ｓは、第１の位相板８０１に出射される。

前記Ｓ波線偏光の緑光Ｇ_ｓは、第１の位相板８０１を通過して左円偏光の緑光Ｇ_Ｌまたは右円偏光の緑光Ｇ_ｒに変換される。本実施形態では、Ｓ波線偏光が前記第１の位相板８０１を通過して右円偏光に変換されるように、第１の位相板８０１を配置する。

前記第１の位相板８０１から出射される右円偏光の緑光Ｇ_ｒは、照明レンズ系７０４を経て第２の位相板８０２に進行する。

前記第２の位相板８０２では、右円偏光の緑光Ｇ_ｒがＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐに変換され、この変換されたＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、線偏光器８０３に進行する。

前記線偏光器８０３は、Ｐ波線偏光のみを透過するように製造及び配置されるので、前記Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、線偏光器８０３を透過してＰＢＳ７０５に入射される。

このとき、前記ＰＢＳ７０５も、Ｐ波線偏光を透過し、Ｓ波線偏光を反射するように製造及び配置されるので、前記Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、ＰＢＳ７０５を透過してディスプレイパネル７０６の緑信号領域に照明される。本発明は、全画面を赤色に実現するために、ディスプレイパネル７０６のうち赤光が照明される領域にオン信号を、緑及び青光が照明されるパネルの領域にオフ信号を与える。したがって、緑領域信号は、任意の瞬間にオフ状態になる。

これは、ディスプレイパネル７０６の緑信号領域に照明された緑光の偏光方向が、変更されずに反射されることを意味する。すなわち、Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、Ｐ波線偏光を維持した状態で緑信号領域から反射されてＰＢＳ７０５に入射される。

このとき、赤信号領域がオン状態であるため、赤信号領域に照明されたＰ波線偏光の赤光は、Ｓ波線偏光に偏光方向が変わりながらＰＢＳ７０５に反射される。

前記ＰＢＳ７０５は、Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐを線偏光器８０３に透過させ、Ｓ波線偏光の赤光を投射レンズ７０７方向に反射させる。すなわち、緑光は、投射レンズ７０７に進行しないのでスクリーンに表れず、赤光のみが投射レンズ７０７に出力される。そのため、スクリーンは、拡大投射された赤画像を維持する。

前記線偏光器８０３は、ＰＢＳ７０５を透過したＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐを第２の位相板８０２に透過させる。

前記第２の位相板８０２では、Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐが右円偏光の緑光Ｇ_ｌに変換されて照明レンズ系７０４に進行し、その一部は、図４の点線に示すように、照明レンズ系７０４の任意の面から反射される。このとき、前記照明レンズ系７０４の任意の面から反射される緑光は、右円偏光Ｇ_ｒから左円偏光Ｇ_ｌに変換される。

前記照明レンズ系７０４から反射される左円偏光の緑光Ｇ_ｌは、第２の位相板８０２に進行する。前記第２の位相板８０２では、左円偏光の緑光Ｇ_ｌがＳ波線偏光の緑光Ｇ_ｓに変換されて線偏光器８０３に進行する。

前記線偏光器８０３は、Ｓ波線偏光を遮断するように構成されるので、前記Ｓ波線偏光の緑光Ｇ_ｓは、前記線偏光器８０３で遮断される。したがって、照明レンズ系７０４から反射された緑光がディスプレイパネル７０６の赤領域に照明されて発生する色の侵入が起こらない。これは、青光にも同一に適用されるので、照明レンズ系７０４から反射された青光がディスプレイパネル７０６の赤領域に照明されて発生する色の侵入も起こらない。

このとき、本発明の第１の実施形態では、第１の位相板８０１を使用せずに、第２の位相板８０２及び線偏光器８０３を用いて色の侵入を取り除くこともできる。この場合、費用は節減できるが、線偏光器８０３によって光の損失が発生することになる。

すなわち、色分離部７０３及び照明レンズ系７０４を経たＳ波線偏光の赤光は、第２の位相板８０２で左円偏光の赤光に変換されて線偏光器８０３に進行する。このとき、前記円偏光は、５０％のＳ波線偏光及び５０％のＰ波線偏光により構成されるので、前記左円偏光の赤光のうち、５０％のＰ波線偏光のみが線偏光器８０３を透過してＰＢＳ７０５に進行する。このとき、Ｓ波線偏光は、前記線偏光器８０３で遮断されるので、５０％の光の損失が発生する。

したがって、本発明の第１の実施形態は、システムの設計目的及び用途によって第１の位相板８０１の使用を選択することができる。例えば、費用のみを考慮する場合、第１の位相板８０１を使用しないシステムを構成し、画質を考慮して光の損失なしに色の侵入を取り除く場合、第１の位相板８０１を使用するシステムを構成すればよい。本発明では、画質の改善が目的であるため、第１の位相板８０１を使用することがさらに好ましい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、複数個の位相板及び複数個の線偏光器を用いて、色フィルタ及び照明レンズ系の内部光学面から反射される特定色の光がディスプレイパネルの他の色領域に再び入射して発生する色の侵入を防止する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系の構成図であって、光源７０１、偏光制御部７０２、色分離部７０３、照明レンズ系７０４及びディスプレイパネル７０６は、図４と同様に、同一光経路上に配置するが、これを変形することもできる。

図５に示すように、前記色分離部７０３と照明レンズ系７０４との間には、特定偏光のみを透過させる第１の線偏光器９０１及び偏光の形態を変換する第１の位相板９０２を順次配置し、前記照明レンズ系７０４とＰＢＳ７０５との間には、第２の位相板９０３及び第２の線偏光器９０４を順次配置した。

前記第１及び第２の位相板９０２，９０３は、偏光の形態を線偏光から円偏光に、または、円偏光から線偏光に変換するλ／４板を用いる。このとき、前記第１及び第２の位相板９０２，９０３は、その偏光方向を平行に配置するか、または、垂直に配置する。本実施形態では、垂直に配置した構造を説明する。特に、第１の位相板９０２は、Ｓ波線偏光を右円偏光に、Ｐ波線偏光を左円偏光に変換し、第２の位相板９０３は、Ｐ波線偏光を右円偏光に、Ｓ波線偏光を左円偏光に変換する。

また、前記第１の線偏光器９０１は、Ｓ波線偏光のみを透過させるＳ波線偏光器を用いており、第２の線偏光器９０４は、Ｐ波線偏光のみを透過させるＰ波線偏光器を用いる。すなわち、前記第１の線偏光器９０１は、Ｐ波線偏光を遮断し、第２の線偏光器９０４は、Ｓ波線偏光を遮断する。

すなわち、色の侵入を除去するための本発明の第２実施形態に係る光学照明系は、色分離部７０３、第１の線偏光器９０１、第１の位相板９０２、照明レンズ系７０４、第２の位相板９０３及び第２の線偏光器９０４の順に配列する構造を有する。

上記のように構成された本発明の第２の実施形態においても、全画面を赤色に実現するために、ディスプレイパネル７０６のうち赤光が照明される領域にオン信号を、緑及び青光が照明されるパネルの領域にオフ信号を与えると仮定する。

このとき、光源７０１から出射された白色光Ｗは、積分器及び偏光器からなる偏光制御部７０２で均一化された後、Ｓ波線偏光Ｗ_ｓに変換されて色分離部７０３に進行する。前記色分離部７０３は、スクローリング方式で白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各領域の光に順次分離する。

例えば、前記色分離部７０３の緑部分を通過した光は、緑波長帯域のＳ波線偏光の光Ｇ_ｓになり、このＳ波線偏光の緑光Ｇ_ｓは、第１の線偏光器９０１がＳ波偏光器であるので、前記第１の線偏光器９０１を透過して第１の位相板９０２に進行する。

前記Ｓ波線偏光の緑光Ｇ_ｓは、第１の位相板９０２を通過して左円偏光の緑光Ｇ_Ｌまたは右円偏光の緑光Ｇ_ｒに変換される。本実施形態では、Ｓ波線偏光が前記第１の位相板９０２を通過して右円偏光に変換されるように、第１の位相板９０２を配置する。

前記第１の位相板９０２から出射される右円偏光の緑光Ｇ_ｒは、照明レンズ系７０４を経て第２の位相板９０３に進行する。

前記第２の位相板９０３では、右円偏光の緑光Ｇ_ｒがＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐに変換され、この変換されたＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、第２の線偏光器９０４に進行する。

前記第２の線偏光器９０４は、Ｐ波偏光器であるので、前記Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、第２の線偏光器９０４を透過してＰＢＳ７０５に入射される。

このとき、前記ＰＢＳ７０５も、Ｐ波線偏光を透過し、Ｓ波線偏光を反射するように製造及び配置されるので、前記Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、ＰＢＳ７０５を透過してディスプレイパネル７０６の緑信号領域に照明される。本発明は、全画面を赤色に実現するために、ディスプレイパネル７０６のうち赤光が照明される領域にオン信号を、緑及び青光が照明されるパネルの領域にオフ信号を与える。したがって、緑領域信号は、任意の瞬間にオフ状態になる。

これは、ディスプレイパネル７０６の緑信号領域に照明された緑光の偏光方向が、変更されずに反射されることを意味する。すなわち、Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、Ｐ波線偏光を維持した状態で緑信号領域から反射されてＰＢＳ７０５に入射される。

このとき、赤信号領域がオン状態であるため、赤信号領域に照明されたＰ波線偏光の赤光は、Ｓ波線偏光に偏光方向が変わりながらＰＢＳ７０５に反射される。

前記ＰＢＳ７０５は、Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐを第２の線偏光器９０４に透過させ、Ｓ波線偏光赤光を投射レンズ７０７側に反射させる。すなわち、緑光は、投射レンズ７０７に進行しないのでスクリーンに表れず、赤光のみが投射レンズ７０７に出力される。そのため、スクリーンは、拡大投射された赤画像を維持する。

前記第２の線偏光器９０４は、ＰＢＳ７０５を透過したＰ波線偏光の緑光Ｇ_ｐを第２の位相板９０３に透過させる。

前記第２の位相板９０３では、Ｐ波線偏光緑光Ｇ_ｐが右円偏光緑光Ｇ_ｌに変換されて照明レンズ系７０４に進行し、その一部は、図５の点線に示すように、照明レンズ系７０４の任意の面から反射される。このとき、前記照明レンズ系７０４の任意の面から反射される緑光は、右円偏光Ｇ_ｒから左円偏光Ｇ_ｌに変換される。

前記照明レンズ系７０４から反射される左円偏光の緑光Ｇ_ｌは、第２の位相板９０３に進行する。前記第２の位相板９０３では、左円偏光の緑光Ｇ_ｌがＳ波線偏光の緑光Ｇ_ｓに変換されて第２の線偏光器９０４に進行する。

前記第２の線偏光器９０４は、Ｓ波線偏光を遮断するように構成されるので、前記Ｓ波線偏光の緑光Ｇ_ｓが前記第２の線偏光器９０４で遮断される。したがって、照明レンズ系７０４から反射された緑光がディスプレイパネル７０６の赤領域に照明されて発生する色の侵入が起こらない。これは、青光にも同一に適用されるので、照明レンズ系７０４から反射された青光がディスプレイパネル７０６の赤領域に照明されて発生する色の侵入も起こらない。

一方、前記照明レンズ系７０４の任意の面から反射されず、照明レンズ系７０４を透過する右円偏光の緑光Ｇ_ｐは、第２の位相板９０２でＳ波線偏光の緑光Ｇ_ｓに変換されて第１の線偏光器９０１に進行する。前記第１の線偏光器９０１は、Ｓ波線偏光であるので、前記Ｓ波線偏光の緑光Ｇ_ｓが色分離部７０３に進行するが、その一部は、前記色分離部７０３から再び反射されて第１の線偏光器９０１に進行する。このとき、前記色分離部７０４から反射される緑光がＳ波からＰ波に変換された線偏光であり、前記第１の線偏光器９０１がＳ波偏光器であるので、前記Ｐ波線偏光の緑光Ｇ_ｐは、前記第１の線偏光器９０１で遮断される。

したがって、本発明の第２の実施形態は、照明レンズ系７０４から反射された緑光の色侵入を防止するとともに、色分離部７０３から反射された緑光の色侵入も防止できる。これは、青光にも同一に適用されるので、色分離部７０３及び照明レンズ系７０４から反射された青光の色侵入も防止できる。

本発明は、前記位相板及び線偏光器の個数、配置方法が一層広く多様に応用されるので、前記実施形態で提示したものに制限されることはない。

一方、本発明で用いられる用語は、本発明の機能を考慮して定義した用語であって、これは、当分野における技術者の意図または慣例などによって変わるので、その定義は、本発明の全般の内容に基づいて下されるべきである。

また、本発明は、本発明の好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明の技術的難易度を考慮すると、当分野で通常の技術を有する者であれば、本発明に他の実施形態及び変更を加えることができる。このとき、他の実施形態及び変更は、全て本発明の特許請求の範囲に属する。

以上説明した内容に基づき、当業者であれば、本発明の技術思想から逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能である。

したがって、本発明の技術的範囲は、実施形態に記載された内容に限定されるものでなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

従来の単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系構成の一実施形態を示す図である。 従来の単板式ディスプレイパネルの回転プリズムによるカラースクローリング方法を説明するための図である。 従来の単板式ディスプレイパネルのカラーホイールによるカラースクローリング方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る単板式プロジェクションディスプレイの照明光学系構成を示す図である。

符号の説明

７０１ 光源
７０２ 偏光制御部
７０３ 色分離部
７０４ 照明レンズ系
７０５ ＰＢＳ
７０６ ディスプレイパネル
７０７ 投射レンズ
８０１，８０２，９０２，９０３ 位相板
８０３，９０１，９０４ 線偏光器

Claims (20)

1. 光を発生する光源と、
   前記光からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、
   前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、
   前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、
   前記色分離部と照明レンズ系との間、前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間のうち少なくともいずれか一箇所に配置され、入射光の偏光形態を変換する位相板と、
   前記位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記位相板から変換された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる線偏光器と、
   前記線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）とから構成されることを特徴とするプロジェクションディスプレイ。
2. 前記色分離部は、カラードラム、カラーホイール及び回転プリズムのうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
3. 前記位相板は、入射光が線偏光であると円偏光に変換し、円偏光であると線偏光に変換するλ／４板であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
4. 前記色分離部と照明レンズ系との間に配置される位相板は、入射光がＳ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｐ波線偏光であると左円偏光に変換するように配置されることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
5. 前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置される位相板は、入射光がＰ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｓ波線偏光であると左円偏光に変換するように配置されることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
6. 前記線偏光器は、入射光がＰ波線偏光であると透過させ、Ｓ波線偏光であると遮断するＰ波偏光器であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
7. 前記色分離部と照明レンズ系との間に配置される位相板と、前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置される位相板とは、互いに偏光方向が平行に配置されるか、または、垂直に配置されることを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
8. 前記色分離部と位相板との間に配置され、前記色分離部から分離された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる線偏光器をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
9. 前記線偏光器は、入射光がＳ波線偏光であると透過させ、Ｐ波線偏光であると遮断するＳ波偏光器であることを特徴とする請求項８記載のプロジェクションディスプレイ。
10. 前記光源と色分離部との間に配置され、前記光源から光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のプロジェクションディスプレイ。
11. 前記偏光制御部は、
    前記光を均一化する積分器と、
    前記均一化された光をＳ波及びＰ波のうちいずれか一方向に偏光させる偏光変換器とを含むことを特徴とする請求項１０記載のプロジェクションディスプレイ。
12. 光を発生する光源と、
    前記光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部と、
    前記線偏光からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、
    前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、
    前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、
    前記色分離部と照明レンズ系との間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第１の位相板と、
    前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第２の位相板と、
    前記第２の位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の位相板から変換された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる線偏光器と、
    前記線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）と、
    を含むことを特徴とするプロジェクションディスプレイ。
13. 前記第１の位相板は、入射光がＳ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｐ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であることを特徴とする請求項１２記載のプロジェクションディスプレイ。
14. 前記第２の位相板は、入射光がＰ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｓ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であることを特徴とする請求項１２記載のプロジェクションディスプレイ。
15. 前記線偏光器は、入射光がＰ波線偏光であると透過させ、Ｓ波線偏光であると遮断するＰ波偏光器であることを特徴とする請求項１２記載のプロジェクションディスプレイ。
16. 前記第１及び第２の位相板は、互いに偏光方向が平行に配置されるか、または、垂直に配置されることを特徴とする請求項１２記載のプロジェクションディスプレイ。
17. 光を発生する光源と、
    前記光を均一化して線偏光に変換する偏光制御部と、
    前記線偏光からＲ、Ｇ、Ｂの各色光を分離し、ディスプレイパネルに各色光を同時に照明し、ディスプレイパネル上で各色光を順次移動させる色分離部と、
    前記分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を集束化する照明レンズ系と、
    前記入射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応して画像を実現する反射型ディスプレイパネルと、
    前記色分離部と照明レンズ系との間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第１の位相板と、
    前記照明レンズ系とディスプレイパネルとの間に配置されて、入射光の偏光形態を変換する第２の位相板と、
    前記色分離部と第１の位相板との間に配置され、前記色分離部から分離された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる第１の線偏光器と、
    前記第２の位相板とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の位相板から変換された入射光のうち特定方向の線偏光のみを透過させる第２の線偏光器と
    前記第２の線偏光器とディスプレイパネルとの間に配置され、前記第２の線偏光器から入射光の偏光方向によって入射光を透過または反射させる偏光ビーム分離器（ＰＢＳ）と、
    を含むことを特徴とするプロジェクションディスプレイ。
18. 前記第１の位相板は、入射光がＳ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｐ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であり、前記第２の位相板は、入射光がＰ波線偏光であると右円偏光に変換し、Ｓ波線偏光であると左円偏光に変換するλ／４板であることを特徴とする請求項１７記載のプロジェクションディスプレイ。
19. 前記第１の線偏光器は、入射光がＳ波線偏光であると透過させ、Ｐ波線偏光であると遮断するＳ波偏光器であり、前記第２の線偏光器は、入射光がＰ波線偏光であると透過させ、Ｓ波線偏光であると遮断するＰ波偏光器であることを特徴とする請求項１７記載のプロジェクションディスプレイ。
20. 前記第１及び第２の位相板は、互いに偏光方向が平行に配置されるか、または、垂直に配置されることを特徴とする請求項１７記載のプロジェクションディスプレイ。

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