JP2001194723A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストでありながら、色ムラのない照明に
より高品位の映像を表示できる映像表示装置を提供す
る。 【解決手段】 ＲＧＢの３原色成分に対応した各発光を
行う３つのＬＥＤ素子(1R,1G,1B)と、単一の三角プリズ
ム(2)と、単一の透過型液晶表示素子(3)を備える。三角
プリズム(2)により、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から液晶
表示素子(3)への光路が略同一光軸(AX)の光路として重
ね合わされて、液晶表示素子(3)が照明される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は映像表示装置に関す
るものであり、例えば、照明した液晶表示素子の２次元
映像をスクリーンや観察者眼に投影表示する映像表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子を照明するバックライトに
ＬＥＤ(light emitting diode)素子を使用して、装置の
小型化・省電力化を図った映像表示装置が、特開平８−
７６０７８号公報で提案されている。この映像表示装置
には、Ｒ(赤)，Ｇ(緑)，Ｂ(青)の３原色照明を行う３つ
のＬＥＤ素子が用いられている。そして、液晶表示素子
を色ムラなく照明するために、各ＬＥＤ素子は同一光軸
上で略一致するように配置されており、その配置はダイ
クロイックミラーを用いた光路の合成により行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光路の合成にダイクロ
イックミラーを用いると、光量の損失を抑えることが可
能である。しかし、ＲＧＢの光路を合成するには複数の
ダイクロイックミラーを使用する必要がある。用いるダ
イクロイックミラーの枚数が多いほど、コストは高くな
り配置も複雑になる。特に、クロスダイクロイックミラ
ーのように４つの部材から成る光学部品を用いると、コ
ストはより一層高くなる。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、低コストでありながら、色ムラのない照
明により高品位の映像を表示することができる映像表示
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の映像表示装置は、２次元映像を表示す
る２次元映像表示素子と、発光色が異なる少なくとも２
つの発光素子と、を含んで成り、前記発光素子から出射
される光で前記２次元映像表示素子を照明することによ
り前記２次元映像を視覚しうるようにした映像表示装置
であって、単一の光学部材から成るとともに、前記各発
光素子から前記２次元映像表示素子への光路を略同一光
軸の光路として重ね合わせる光路合成手段を有すること
を特徴とする。

【０００６】第２の発明の映像表示装置は、上記第１の
発明の構成において、前記発光素子が、ＲＧＢの３原色
成分に対応した各発光を行う少なくとも３つのＬＥＤ素
子であることを特徴とする。

【０００７】第３の発明の映像表示装置は、上記第１又
は第２の発明の構成において、さらに、前記光路合成手
段と前記２次元映像表示素子との間にコンデンサーレン
ズを有することを特徴とする。

【０００８】第４の発明の映像表示装置は、上記第１，
第２又は第３の発明の構成において、さらに、前記各発
光素子の虚像位置を略同一光軸上の略一点で重ね合わせ
る光路長調整手段を有することを特徴とする。

【０００９】第５の発明の映像表示装置は、上記第４の
発明の構成において、前記光路長調整手段が、前記発光
素子と前記光路合成手段との間に配置されたレンズであ
ることを特徴とする。

【００１０】第６の発明の映像表示装置は、上記第４の
発明の構成において、前記光路合成手段が、曲面から成
る屈折面を前記光路長調整手段として少なくとも１面有
することを特徴とする。

【００１１】第７の発明の映像表示装置は、上記第４の
発明の構成において、前記光路合成手段が、曲面から成
る反射面を前記光路長調整手段として少なくとも１面有
することを特徴とする。

【００１２】第８の発明の映像表示装置は、上記第１〜
第７のいずれか一つの発明の構成において、前記光路合
成手段が、波長分散性を有する単一のプリズムであるこ
とを特徴とする。

【００１３】第９の発明の映像表示装置は、上記第８の
発明の構成において、前記プリズムが少なくとも１つの
ダイクロイックコーティング面を有することを特徴とす
る。

【００１４】第１０の発明の映像表示装置は、上記第１
〜第７のいずれか一つの発明の構成において、前記光路
合成手段が回折光学素子であることを特徴とする。

【００１５】第１１の発明の映像表示装置は、上記第１
〜第１０のいずれか一つの発明の構成において、前記２
次元映像表示素子が反射型の液晶表示素子であって、さ
らに、前記液晶表示素子と前記光路合成手段との間に偏
光ビームスプリッターを有することを特徴とする。

【００１６】第１２の発明の映像表示装置は、上記第１
１の発明の構成において、前記光路合成手段と前記偏光
ビームスプリッターとが一体化されていることを特徴と
する。

【００１７】第１３の発明の映像表示装置は、上記第１
〜第１２のいずれか一つの発明の構成において、さら
に、スクリーンと、前記２次元映像表示素子に表示され
た２次元映像を前記スクリーン面上に拡大投影する投影
光学系と、を備えたことを特徴とする。

【００１８】第１４の発明の映像表示装置は、上記第１
〜第１２のいずれか一つの発明の構成において、さら
に、前記２次元映像表示素子に表示された２次元映像を
観察者眼に虚像として導く接眼光学系を備えたことを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した映像表示
装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態
の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付
して重複説明を適宜省略する。

【００２０】以下に説明する第１〜第７の実施の形態
(図１〜図７)には透過型の液晶表示素子(3)が用いられ
ており、第８〜第１１の実施の形態(図８〜図１１)には
反射型の液晶表示素子(10)が用いられている。いずれの
液晶表示素子(3,10)も非自発光型の２次元映像表示素子
であるため、発光素子から出射される光で液晶表示素子
(3,10)が照明されることにより、その２次元映像が視覚
可能となる。また、透過型の液晶表示素子(3)は各画素
の表示に応じた選択的な透過によって２次元映像を表示
し、反射型の液晶表示素子(10)は各画素の表示に応じた
選択的な反射によって２次元映像を表示する。このた
め、選択的に透過又は反射されなかった偏光は、偏光板
{透過型の液晶表示素子(3)の一部を成している。}や偏
光選択反射面(11)等によって光路中から排除されること
になる。なお、一般的な液晶表示素子の開口率は透過型
よりも反射型の方が大きいため、反射型の液晶表示素子
(10)を用いることにより(図８〜図１１)、照明光の利用
効率を高くすることが可能である。

【００２１】《第１の実施の形態(図１)》図１に、第１
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置は、
３つのＬＥＤ素子(1R,1G,1B)と、単一の三角プリズム
(2)と、単一の透過型液晶表示素子(3)と、を備えてい
る。ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)は照明用の発光素子であり、
ＲＧＢの３原色成分に対応した各発光を行う。ここでは
フルカラー映像を表示するためにＲＧＢの３原色発光を
行う構成になっているが、表示する映像によっては２色
又は４色以上でカラー照明するようにしてもよい。した
がって、発光色が異なる少なくとも２つの発光素子を用
いればよく、ＲＧＢの３原色発光を可能にする少なくと
も３つの発光素子を用いた構成が望ましい。

【００２２】ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)と液晶表示素子(3)
との間には、波長分散性を有する三角プリズム(2)が配
置されている。この三角プリズム(2)に光が入射する
と、三角プリズム(2)は入射光の波長に応じた屈折角で
光を屈折させるため、液晶表示素子(3)側から三角プリ
ズム(2)に対してＲＧＢの各収束光が同一光路で入射す
ると、それぞれ異なった位置で結像することになる。Ｌ
ＥＤ素子(1R,1G,1B)は、その対応する結像位置にそれぞ
れ配置されている。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1
B)から液晶表示素子(3)への光路は、三角プリズム(2)に
より略同一光軸(AX)の光路として(言い換えれば各主光
線が略一致するように)重ね合わされることになる。つ
まり、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)の虚像が略同一光軸(AX)
上に位置し、またこのとき、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)の
虚像位置が略同一光軸(AX)上の略一点で重ね合わされる
(すなわち虚像位置が略一致する。)ことになる。

【００２３】上記のように、三角プリズム(2)の屈折作
用による波長分散性を利用してＲＧＢの各光路を合成す
ると、液晶表示素子(3)を色ムラなく照明して、高品位
・高輝度の映像を表示することができる。しかも、光路
合成手段である三角プリズム(2)が単一の光学部材から
成っているため、映像表示装置を低コストで実現するこ
とが可能であり、構成・配置とも簡単になる。

【００２４】図１２に、投影構成を含めた本実施の形態
の概略光学構成を示す。図１２(A)は、スクリーン(S)
と、液晶表示素子(3)に表示された２次元映像をスクリ
ーン(S)面上に拡大投影する投影光学系(LP)と、を備え
たリアプロジェクターを示しており、図１２(B)は、液
晶表示素子(3)に表示された２次元映像を観察者眼(EP)
に虚像として導く接眼光学系(LE)を備えた直視型の映像
表示装置{例えば、ＨＭＤ(head mounted display)}を示
している。これらの映像表示装置にカラーフィルター方
式の液晶表示素子(3)を用いた場合には、３つのＬＥＤ
素子(1R,1G,1B)を共に発光させて白色光で照明する構成
にすればよい。また、フィールドシーケンシャル方式で
液晶表示素子(3)を駆動する場合には、その映像信号に
同期してＬＥＤ素子(1R,1G,1B)が順次発光する構成にす
ればよい。なお、これらの投影構成は後記第２〜第１１
の実施の形態(図２〜図１１)についても同様に適用可能
である。

【００２５】《第２の実施の形態(図２)》図２に、第２
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、光路合成手段としてブレーズ型プリズム(4)を有
する点にある。ブレーズ型プリズム(4)は前記三角プリ
ズム(2)の形状を複数に分けたものであり、屈折作用に
よる波長分散性を利用してＲＧＢの各光路を合成する点
で三角プリズム(2)と同様に機能する。このブレーズ型
プリズム(4)を用いることで、光学構成全体が小型化さ
れるため、映像表示装置をコンパクト化できるというメ
リットがある。

【００２６】《第３の実施の形態(図３)》図３に、第３
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、光路合成手段としてペンタプリズム(5)を有する
点にある。このペンタプリズム(5)は、各ＬＥＤ素子(1
R,1G,1B)の光の利用効率を上げるために、３つのダイク
ロイックコーティング面(5R,5G,5B)と１つの透過面(5T)
を有している。ダイクロイックコーティング面(5R)は、
Ｒの光が透過するようにダイクロイックコートされた面
である。ダイクロイックコーティング面(5G)は、Ｒの光
が反射し、かつ、Ｇの光が透過するようにダイクロイッ
クコートされた面である。ダイクロイックコーティング
面(5B)は、Ｒ及びＧの光が反射し、かつ、Ｂの光が透過
するようにダイクロイックコートされた面である。そし
て、透過面(5T)はＲＧＢの光が共に透過するように無反
射コートされた面である。

【００２７】前記三角プリズム(2)と同様、ペンタプリ
ズム(5)も波長分散性を有している。このペンタプリズ
ム(5)に光が入射すると、ペンタプリズム(5)は入射光の
波長に応じた屈折角で光を屈折させるため、液晶表示素
子(3)側からペンタプリズム(5)に対してＲＧＢの各収束
光が同一光路で入射すると、それぞれ異なった位置で結
像することになる。ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)は、その対応
する結像位置にそれぞれ配置されている。したがって、
各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から液晶表示素子(3)への光路
は、ペンタプリズム(5)により略同一光軸(AX)の光路と
して(言い換えれば各主光線が略一致するように)重ね合
わされることになる。つまり、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)
の虚像が略同一光軸(AX)上に位置し、またこのとき、各
ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)の虚像位置が略同一光軸(AX)上の
略一点で重ね合わされる(すなわち虚像位置が略一致す
る。)ことになる。

【００２８】上記のように各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)を配
置すると、液晶表示素子(3)に対する各ＬＥＤ素子(1R,1
G,1B)の位置が光学的に略等価になるため、光の利用効
率を上げることができる。また、ペンタプリズム(5)は
単一の光学部材から成っているため、映像表示装置を低
コストで実現することが可能であり、構成・配置とも簡
単になる。さらに、各面相互の位置関係をとりやすいと
いうメリットもある。各ダイクロイックコーティング面
(5R,5G,5B)に相当するダイクロイックミラーをペンタプ
リズム(5)の代わりに用いても、ＲＧＢの各光路を合成
することは可能である。しかし３枚もダイクロイックミ
ラーを用いると、コストが高くなり、配置が複雑化し、
各面相互の位置関係がとりにくくなる。なお、ペンタプ
リズム(5)内での各光路の合成順序は、Ｒ，Ｇ，Ｂの順
に限らない。任意の順序で光路を重ね合わせてもよく、
それぞれの重ね合わせに適したダイクロイックコーティ
ングを各面に施せばよい。

【００２９】《第４の実施の形態(図４)》図４に、第４
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、ペンタプリズム(5)と液晶表示素子(3)との間にコ
ンデンサーレンズ(6)を有する点にある。ペンタプリズ
ム(5)により光路合成された照明光は、コンデンサーレ
ンズ(6)を通過することにより、略平行光となって液晶
表示素子(3)に到達する。このように液晶表示素子(3)に
対する照明光を略平行光にすれば、光の利用効率が向上
するため、より見やすい映像を表示することが可能とな
る。

【００３０】《第５の実施の形態(図５)》図５に、第５
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)とペンタプリズム(5)と
の間にレンズ(7R,7G,7B)を配置した点にある。各ＬＥＤ
素子(1R,1G,1B)をペンタプリズム(5)に近づけて配置し
ても、光路長調整手段である各レンズ(7R,7G,7B)の光学
的パワーによって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)の虚像位置
が略同一光軸(AX)上の略一点で重ね合わせられるため、
映像表示装置をよりコンパクトにすることが可能であ
る。

【００３１】《第６の実施の形態(図６)》図６に、第６
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、光路合成手段として変形型のペンタプリズム(8)
を有する点にあり、そして、ペンタプリズム(8)が屈折
面(8R,8B)と反射面(8B)を有し、かつ、それらの面(8R,8
B)がいずれも曲面から成る点にある。この変形型のペン
タプリズム(8)は、前記ペンタプリズム(5)と同様、各Ｌ
ＥＤ素子(1R,1G,1B)の光の利用効率を上げるために、３
つのダイクロイックコーティング面(8R,8G,8B)と１つの
透過面(8T)を有している。ダイクロイックコーティング
面(8R)は、Ｒの光が透過するようにダイクロイックコー
トされた面である。ダイクロイックコーティング面(8G)
は、Ｒの光が反射し、かつ、Ｇの光が透過するようにダ
イクロイックコートされた面である。ダイクロイックコ
ーティング面(8B)は、Ｒ及びＧの光が反射し、かつ、Ｂ
の光が透過するようにダイクロイックコートされた面で
ある。そして、透過面(8T)はＲＧＢの光が共に透過する
ように無反射コートされた面である。

【００３２】ダイクロイックコーティング面(8R)は、Ｒ
の光を集光する屈折面の光学的パワーを有しており、ダ
イクロイックコーティング面(8B)は、Ｒ及びＧの光を集
光する反射面の光学的パワーと、Ｂの光を集光する屈折
面の光学的パワーと、を有している。これら２つの曲面
(8R,8B)は前記レンズ(7R,7G,7B)に相当するものであ
り、各曲面(8R,8B)の光学的パワーはダイクロイックコ
ーティング面(8G)を平面で構成した状態を基準として決
定されている。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)を
ペンタプリズム(8)に近づけて配置しても、光路長調整
手段である各曲面(8R,8B)の光学的パワーによって各Ｌ
ＥＤ素子(1R,1G,1B)の虚像位置が略同一光軸(AX)上の略
一点で重ね合わせられるため、映像表示装置をよりコン
パクトにすることが可能である。

【００３３】《第７の実施の形態(図７)》図７に、第７
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、光路合成手段として回折光学素子(9)を有する点
にある。この回折光学素子(9)に光が入射すると、回折
光学素子(9)は入射光の波長に応じた回折角で光を回折
させるため、液晶表示素子(3)側から回折光学素子(9)に
対してＲＧＢの各光が同一光路で入射すると、回折光学
素子(9)の回折作用によるパワーによって、それぞれ異
なった位置で結像することになる。ＬＥＤ素子(1R,1G,1
B)は、その対応する結像位置にそれぞれ配置されてい
る。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から液晶表示
素子(3)への光路は、回折光学素子(9)により略同一光軸
(AX)の光路として(言い換えれば各主光線が略一致する
ように)重ね合わされることになる。つまり、各ＬＥＤ
素子(1R,1G,1B)の虚像が略同一光軸(AX)上に位置し、ま
たこのとき、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)の虚像位置が略同
一光軸(AX)上の略一点で重ね合わされる(すなわち虚像
位置が略一致する。)ことになる。

【００３４】上記のように、回折光学素子(9)の回折作
用による波長分散性を利用してＲＧＢの各光路を合成す
ると、液晶表示素子(3)を色ムラなく照明して、高品位
・高輝度の映像を表示することができる。しかも、光路
合成手段である回折光学素子(9)が単一の光学部材から
成っているため、映像表示装置を低コストで実現するこ
とが可能であり、構成・配置とも簡単になる。また、光
学構成全体が小型化されるため、映像表示装置をコンパ
クト化できるというメリットもある。なお、ここでは透
過型の回折光学素子(9)を用いているが、光学構成に応
じて反射型の回折光学素子を用いてもよい。また、レン
ズ面等での屈折作用によるパワー，反射曲面等での反射
作用によるパワー等を併せ持つ回折光学素子を用いても
よい。

【００３５】《第８の実施の形態(図８)》図８に、第８
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置は、
３つのＬＥＤ素子(1R,1G,1B)と、単一の三角プリズム
(2)と、単一の反射型液晶表示素子(10)と、を備えてい
る。三角プリズム(2)のＬＥＤ素子(1R,1G,1B)側の面(2
a)には、ＲＧＢの光が共に透過するように無反射コーテ
ィングが施されており、三角プリズム(2)の液晶表示素
子(10)側の面(射出面)には偏光選択反射面(11)が設けら
れている。この偏光選択反射面(11)は多層膜コーティン
グから成り、Ｐ偏光を透過させＳ偏光を反射させる偏光
分離特性を有している。なお、前記多層膜コーティング
は、ＤＢＥＦ(製品名：３Ｍ社)等の反射型偏光板でもよ
い。

【００３６】ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)と三角プリズム(2)
との位置関係は、前述した第１の実施の形態(図１)と同
様である。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から液
晶表示素子(3)への光路は、三角プリズム(2)により略同
一光軸(AX)の光路として重ね合わされることになる。Ｌ
ＥＤ素子(1R,1G,1B)を出射した光は、三角プリズム(2)
を射出すると同時に偏光選択反射面(11)に入射する。偏
光選択反射面(11)は、Ｐ偏光のみを透過させるため、液
晶表示素子(10)はＰ偏光で照明されることになる。液晶
表示素子(10)を照明したＰ偏光は、液晶表示素子(10)の
各画素の表示(つまり画素毎のON/OFF)に応じて選択的に
反射されて、Ｐ偏光又はＳ偏光として偏光選択反射面(1
1)に再入射する。偏光選択反射面(11)はＳ偏光のみを反
射させるため、液晶表示素子(10)により偏光面が変換さ
れた光のみで映像が表示されることになる。

【００３７】《第９の実施の形態(図９)》図９に、第９
の実施の形態の光学構成を示す。この映像表示装置の特
徴は、２次元映像表示素子として反射型の液晶表示素子
(10)を有し、さらに、液晶表示素子(10)とペンタプリズ
ム(5)との間に偏光ビームスプリッター(12)を有する点
にある。それ以外の構成は、前記第５の実施の形態(図
５)と基本的に同じである。偏光ビームスプリッター(1
2)は、多層膜コーティングから成る偏光選択反射面(12
a)を有しており、偏光選択反射面(12a)は、Ｐ偏光を透
過させＳ偏光を反射させる偏光分離特性を有している。
なお、前記多層膜コーティングは、ＤＢＥＦ(製品名：
３Ｍ社)等の反射型偏光板でもよい。

【００３８】ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)，ペンタプリズム
(5)，コンデンサーレンズ(6)及びレンズ(7R,7G,7B)の位
置関係は、前述した第５の実施の形態(図５)と同様であ
る。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から液晶表示
素子(10)への光路は、ペンタプリズム(5)により略同一
光軸(AX)の光路として重ね合わされることになる。コン
デンサーレンズ(6)を射出した光は、偏光ビームスプリ
ッター(12)に入射して偏光選択反射面(12a)でＳ偏光と
Ｐ偏光とに分離される。偏光選択反射面(12a)は、Ｐ偏
光のみを透過させるため、液晶表示素子(10)はＰ偏光で
照明されることになる。液晶表示素子(10)を照明したＰ
偏光は、液晶表示素子(10)の各画素の表示(つまり画素
毎のON/OFF)に応じて選択的に反射されて、Ｐ偏光又は
Ｓ偏光として偏光選択反射面(12a)に再入射する。偏光
選択反射面(12a)はＳ偏光のみを反射させるため、液晶
表示素子(10)により偏光面が変換された光のみで映像が
表示されることになる。

【００３９】《第１０の実施の形態(図１０)》図１０
に、第１０の実施の形態の光学構成を示す。この映像表
示装置の特徴は、前記第９の実施の形態(図９)におい
て、ペンタプリズム(5)と偏光ビームスプリッター(12)
とを一体化した点にある。光路合成手段である四角プリ
ズム(14)の射出面には偏光選択反射面(11)を介して直角
プリズム(13)が接合されており、その四角プリズム(14)
が偏光ビームスプリッター(12)の一部を成すことによ
り、構成の簡易化及び低コスト化を実現している。なお
前述したように、偏光選択反射面(11)を構成している多
層膜コーティングは、ＤＢＥＦ(製品名：３Ｍ社)等の反
射型偏光板でもよい。

【００４０】四角プリズム(14)は３つのダイクロイック
コーティング面(14R,14G,14B)と１つの透過面(14T)を有
しており、ＲＧＢの光を共に透過させる透過面(14T)が
ダイクロイックコーティング面(14G)と同一平面を成し
ている。ダイクロイックコーティング面(14R)は、Ｒの
光が透過するようにダイクロイックコートされた面であ
る。ダイクロイックコーティング面(14G)は、Ｒの光が
反射し、かつ、Ｇの光が透過するようにダイクロイック
コートされた面である。ダイクロイックコーティング面
(14B)は、Ｒ及びＧの光が反射し、かつ、Ｂの光が透過
するようにダイクロイックコートされた面である。

【００４１】ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)から出射した光は、
レンズ(7R,7G,7B)を通過した後、四角プリズム(14)に入
射して、ペンタプリズム(5)に入射した場合と同様に光
路合成される。したがって、各ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)か
ら液晶表示素子(3)への光路は、四角プリズム(14)によ
り略同一光軸(AX)の光路として重ね合わされることにな
る。ＬＥＤ素子(1R,1G,1B)を出射した光は、四角プリズ
ム(14)を射出すると同時に偏光選択反射面(11)に入射す
る。偏光選択反射面(11)はＰ偏光のみを透過させるた
め、Ｐ偏光は直角プリズム(13)を通過した後、液晶表示
素子(10)を照明することになる。液晶表示素子(10)を照
明したＰ偏光は、液晶表示素子(10)の各画素の表示(つ
まり画素毎のON/OFF)に応じて選択的に反射されて、直
角プリズム(13)を再通過した後、Ｐ偏光又はＳ偏光とし
て偏光選択反射面(11)に再入射する。偏光選択反射面(1
1)はＳ偏光のみを反射させるため、液晶表示素子(10)に
より偏光面が変換された光のみで映像が表示されること
になる。

【００４２】《第１１の実施の形態(図１１)》図１１
に、第１１の実施の形態の光学構成を示す。この映像表
示装置の特徴は、前記第１０の実施の形態(図１０)から
直角プリズム(13)を取り除いた点にあり、光路合成の形
態が異なるほかは前記第８の実施の形態(図８)と基本的
に同じ光学構成になっている。光路合成手段である四角
プリズム(14)の射出面に偏光選択反射面(11)のみが設け
られた簡単な構成であるため、より一層の低コスト化が
可能となる。なお前述したように、偏光選択反射面(11)
を構成している多層膜コーティングは、ＤＢＥＦ(製品
名：３Ｍ社)等の反射型偏光板でもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
路合成手段が各発光素子から２次元映像表示素子への光
路を略同一光軸の光路として重ね合わせるため、色ムラ
のない照明が可能となり、その照明によって高品位の映
像を表示することが可能となる。しかも、光路合成手段
が単一の光学部材から成るため、映像表示装置の低コス
ト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図２】第２の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図３】第３の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図４】第４の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図５】第５の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図６】第６の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図７】第７の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図８】第８の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図９】第９の実施の形態の概略構成を模式的に示す光
学構成図。

【図１０】第１０の実施の形態の概略構成を模式的に示
す光学構成図。

【図１１】第１１の実施の形態の概略構成を模式的に示
す光学構成図。

【図１２】投影構成を含めた映像表示装置の実施の形態
を示す概略構成図。

【符号の説明】

1R…赤色(Ｒ)のＬＥＤ素子(発光素子) 1G…緑色(Ｇ)のＬＥＤ素子(発光素子) 1B…青色(Ｂ)のＬＥＤ素子(発光素子) 2 …三角プリズム(光路合成手段) 3 …透過型の液晶表示素子(２次元映像表示素子) 4 …ブレーズ型プリズム(光路合成手段) 5 …ペンタプリズム(光路合成手段) 5R…ダイクロイックコーティング面 5G…ダイクロイックコーティング面 5B…ダイクロイックコーティング面 6 …コンデンサーレンズ 7R…レンズ(光路長調整手段) 7G…レンズ(光路長調整手段) 7B…レンズ(光路長調整手段) 8 …変形型のペンタプリズム(光路合成手段) 8R…ダイクロイックコーティング面(屈折面，光路長調
整手段) 8G…ダイクロイックコーティング面 8B…ダイクロイックコーティング面(屈折面，反射面，
光路長調整手段) 9 …回折光学素子(光路合成手段) 10 …反射型の液晶表示素子(２次元映像表示素子) 11 …偏光選択反射面 12 …偏光ビームスプリッター 12a…偏光選択反射面 13 …直角プリズム 14 …四角プリズム(光路合成手段) LP …投影光学系 S …スクリーン LE …接眼光学系 EP …観察者眼 AX …光軸

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元映像を表示する２次元映像表示素
   子と、発光色が異なる少なくとも２つの発光素子と、を
   含んで成り、前記発光素子から出射される光で前記２次
   元映像表示素子を照明することにより前記２次元映像を
   視覚しうるようにした映像表示装置であって、 単一の光学部材から成るとともに、前記各発光素子から
   前記２次元映像表示素子への光路を略同一光軸の光路と
   して重ね合わせる光路合成手段を有することを特徴とす
   る映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子が、ＲＧＢの３原色成分に
   対応した各発光を行う少なくとも３つのＬＥＤ素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記光路合成手段と前記２次元
   映像表示素子との間にコンデンサーレンズを有すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の映像表示装
   置。
4. 【請求項４】 さらに、前記各発光素子の虚像位置を略
   同一光軸上の略一点で重ね合わせる光路長調整手段を有
   することを特徴とする請求項１，請求項２又は請求項３
   記載の映像表示装置。
5. 【請求項５】 前記光路長調整手段が、前記発光素子と
   前記光路合成手段との間に配置されたレンズであること
   を特徴とする請求項４記載の映像表示装置。
6. 【請求項６】 前記光路合成手段が、曲面から成る屈折
   面を前記光路長調整手段として少なくとも１面有するこ
   とを特徴とする請求項４記載の映像表示装置。
7. 【請求項７】 前記光路合成手段が、曲面から成る反射
   面を前記光路長調整手段として少なくとも１面有するこ
   とを特徴とする請求項４記載の映像表示装置。
8. 【請求項８】 前記光路合成手段が、波長分散性を有す
   る単一のプリズムであることを特徴とする請求項１〜７
   のいずれか１項に記載の映像表示装置。
9. 【請求項９】 前記プリズムが少なくとも１つのダイク
   ロイックコーティング面を有することを特徴とする請求
   項８記載の映像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記光路合成手段が回折光学素子であ
    ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載
    の映像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記２次元映像表示素子が反射型の液
    晶表示素子であって、さらに、前記液晶表示素子と前記
    光路合成手段との間に偏光ビームスプリッターを有する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載
    の映像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記光路合成手段と前記偏光ビームス
    プリッターとが一体化されていることを特徴とする請求
    項１１記載の映像表示装置。
13. 【請求項１３】 さらに、スクリーンと、前記２次元映
    像表示素子に表示された２次元映像を前記スクリーン面
    上に拡大投影する投影光学系と、を備えたことを特徴と
    する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の映像表示装
    置。
14. 【請求項１４】 さらに、前記２次元映像表示素子に表
    示された２次元映像を観察者眼に虚像として導く接眼光
    学系を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれ
    か１項に記載の映像表示装置。