JP2003307704A - 映像表示装置 - Google Patents
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
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- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトで低価格な映像表示装置を提供す
る。 【解決手段】 光源側からの光の進行方向を周期的に所
定速度で略平行に移動させ、該光を複数の所定の波長帯
域の色光に分離し、各色光を映像表示素子に照射し、映
像信号に応じた光学像を拡大投写する様に構成する。
る。 【解決手段】 光源側からの光の進行方向を周期的に所
定速度で略平行に移動させ、該光を複数の所定の波長帯
域の色光に分離し、各色光を映像表示素子に照射し、映
像信号に応じた光学像を拡大投写する様に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ライトバルブとし
て透過型液晶パネルあるいは反射型映像表示素子などの
映像表示素子を使用して、スクリーン上に映像を投影す
る投射装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式
映像表示プロジェクタ装置、投射型ディスプレイ装置等
の画像表示装置に係り、光源側からの光を所定の波長帯
域の色光に分離して周期的に映像表示素子に照射し、映
像信号に応じた光学像を拡大投写する映像表示装置の光
源側からの光を所定の波長帯域の色光に分離して映像表
示素子に照射する技術に関するものである。
て透過型液晶パネルあるいは反射型映像表示素子などの
映像表示素子を使用して、スクリーン上に映像を投影す
る投射装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式
映像表示プロジェクタ装置、投射型ディスプレイ装置等
の画像表示装置に係り、光源側からの光を所定の波長帯
域の色光に分離して周期的に映像表示素子に照射し、映
像信号に応じた光学像を拡大投写する映像表示装置の光
源側からの光を所定の波長帯域の色光に分離して映像表
示素子に照射する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】映像表示装置は、一般的に所定の波長、
たとえば赤緑青の色毎の映像を一箇所に投写してカラー
映像を得るため、各色毎に映像表示素子を必要としてい
た。しかし、映像表示素子が高価なこと、省資源化の観
点などから映像表示素子１個で複数の色の映像を表示す
る方法が採られている。
たとえば赤緑青の色毎の映像を一箇所に投写してカラー
映像を得るため、各色毎に映像表示素子を必要としてい
た。しかし、映像表示素子が高価なこと、省資源化の観
点などから映像表示素子１個で複数の色の映像を表示す
る方法が採られている。
【０００３】映像表示素子１個を用いた従来の映像表示
装置について図７を用いて説明する。
装置について図７を用いて説明する。
【０００４】図７は従来の映像表示装置の要部構成部を
模式的に示す説明図である。図７の映像表示装置におい
て、光源ユニット1は高圧水銀ランプ等を用いたランプ
の光源２より出射した照射光を、集光用反射鏡３によっ
て反射されて色分離用のクロスプリズム１９に入射す
る。クロスプリズム１９は２種類の光を反射する反射膜
がクロスするように設けたプリズムで、反射光と透過光
で赤緑青の３色に分離される。
模式的に示す説明図である。図７の映像表示装置におい
て、光源ユニット1は高圧水銀ランプ等を用いたランプ
の光源２より出射した照射光を、集光用反射鏡３によっ
て反射されて色分離用のクロスプリズム１９に入射す
る。クロスプリズム１９は２種類の光を反射する反射膜
がクロスするように設けたプリズムで、反射光と透過光
で赤緑青の３色に分離される。
【０００５】分離した各色は、光軸を略平行に移動させ
る各々の光軸移動手段４Ｂ、４Ｇ、４Ｒに入射し、光軸
を略平行に繰り返し移動する光２１、２２、２３にな
る。光軸移動手段は反射鏡を平行に移動させる方法や四
角柱を回転させ回転軸に垂直に光を入射させることで平
行平板により光軸を横ズレさせるなどで実現している。
る各々の光軸移動手段４Ｂ、４Ｇ、４Ｒに入射し、光軸
を略平行に繰り返し移動する光２１、２２、２３にな
る。光軸移動手段は反射鏡を平行に移動させる方法や四
角柱を回転させ回転軸に垂直に光を入射させることで平
行平板により光軸を横ズレさせるなどで実現している。
【０００６】光軸を略平行に繰り返し移動する光２１、
２２、２３は、斜めに所定間隔離して設けた各色を選択
的に反射させる反射鏡２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｂに入射
し、３色の光を順次合成して映像表示素子に照射する。
このとき、各色の光が移動中に映像表示素子６の同じ位
置に同時に照射して混色することを防止するため光軸移
動手段によって３色の位置は各々制御される。
２２、２３は、斜めに所定間隔離して設けた各色を選択
的に反射させる反射鏡２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｂに入射
し、３色の光を順次合成して映像表示素子に照射する。
このとき、各色の光が移動中に映像表示素子６の同じ位
置に同時に照射して混色することを防止するため光軸移
動手段によって３色の位置は各々制御される。
【０００７】照射された光は各色が照射されている時に
は該色の映像で光を変調し、各色の変調させた映像光を
投写レンズ７によりスクリーン８に拡大投射してカラー
映像を得る。
は該色の映像で光を変調し、各色の変調させた映像光を
投写レンズ７によりスクリーン８に拡大投射してカラー
映像を得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
映像表示装置は、映像表示素子は１個であるが光軸移動
手段が各色光に必要なため装置が大きくなりコンパクト
な装置を得られなく、価格も高価となる等の問題があっ
た。
映像表示装置は、映像表示素子は１個であるが光軸移動
手段が各色光に必要なため装置が大きくなりコンパクト
な装置を得られなく、価格も高価となる等の問題があっ
た。
【０００９】本発明の目的は、かかる問題を軽減して、
コンパクトな映像表示装置を提供することにある。
コンパクトな映像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明による映像表示装置は、光源側からの光
を、所定の波長帯域の色光に分離して周期的に映像表示
素子に照射し、映像信号に応じた光学像を拡大投写する
映像表示装置であって、上記光源側からの光の進行方向
を周期的に所定速度で略平行に移動させる光移動手段
と、上記光移動手段からの光を、複数の所定の波長帯域
の色光に分離する分離手段とを備え、上記分離手段から
出射した色光を映像表示素子に照射し、映像信号に応じ
た光学像を拡大投写するように構成する。
ために、本発明による映像表示装置は、光源側からの光
を、所定の波長帯域の色光に分離して周期的に映像表示
素子に照射し、映像信号に応じた光学像を拡大投写する
映像表示装置であって、上記光源側からの光の進行方向
を周期的に所定速度で略平行に移動させる光移動手段
と、上記光移動手段からの光を、複数の所定の波長帯域
の色光に分離する分離手段とを備え、上記分離手段から
出射した色光を映像表示素子に照射し、映像信号に応じ
た光学像を拡大投写するように構成する。
【００１１】本発明による映像表示装置は、光源側から
の光の進行方向を周期的に移動させる光軸移動手段を経
たのち、複数の所定の波長帯域の色光に分離して映像表
示素子に照射させるため、光軸移動手段が従来技術より
少なくなり、コンパクトな映像表示装置が得られる。
の光の進行方向を周期的に移動させる光軸移動手段を経
たのち、複数の所定の波長帯域の色光に分離して映像表
示素子に照射させるため、光軸移動手段が従来技術より
少なくなり、コンパクトな映像表示装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、いくつかの実施の形態を用い、図面を参照して説明
する。
て、いくつかの実施の形態を用い、図面を参照して説明
する。
【００１３】図１は、本発明における第１の実施の形態
の光学構成図であり、ライトバルブとして１枚の透過型
映像表示素子を用いた画像表示装置を示している。
の光学構成図であり、ライトバルブとして１枚の透過型
映像表示素子を用いた画像表示装置を示している。
【００１４】図において、1は光源ユニット、２は光
源、３はリフレクタ、４は照射する光軸の位置を移動さ
せる光軸移動手段、５は複数の所定の波長域たとえば赤
色、緑色、青色の各波長域を持つ光束に分離する光分離
手段、６は光を変調させて表示する表示素子、７は表示
素子で変調された映像光を拡大投写する投写手段、８は
スクリーンである。
源、３はリフレクタ、４は照射する光軸の位置を移動さ
せる光軸移動手段、５は複数の所定の波長域たとえば赤
色、緑色、青色の各波長域を持つ光束に分離する光分離
手段、６は光を変調させて表示する表示素子、７は表示
素子で変調された映像光を拡大投写する投写手段、８は
スクリーンである。
【００１５】画像表示装置には光源２を有する光源ユニ
ット１があり、光源２は、超高圧水銀ランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、
ハロゲンランプ等の白色ランプである。
ット１があり、光源２は、超高圧水銀ランプ、メタルハ
ライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、
ハロゲンランプ等の白色ランプである。
【００１６】光源２から放射される光は楕円面または放
物面または非球面のリフレクタ３にて集光されて反射さ
れる。このリフレクタ２の出射開口と略同等サイズの矩
形枠に設けられた１対の複数の集光レンズや、コリメー
タレンズ群等（図示せず）により、照度分布を改善し、
照射範囲を限定し、必要に応じて偏光変換素子（図示せ
ず）により偏光変換させて照明ユニットから出射する。
物面または非球面のリフレクタ３にて集光されて反射さ
れる。このリフレクタ２の出射開口と略同等サイズの矩
形枠に設けられた１対の複数の集光レンズや、コリメー
タレンズ群等（図示せず）により、照度分布を改善し、
照射範囲を限定し、必要に応じて偏光変換素子（図示せ
ず）により偏光変換させて照明ユニットから出射する。
【００１７】照明ユニット１から出射した光９は、光軸
移動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は、反射鏡
を平行に移動させる方法や、四角柱を回転させ回転軸に
垂直に光を入射させることで平行平板により光軸を横ズ
レさせる方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させ
る。
移動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は、反射鏡
を平行に移動させる方法や、四角柱を回転させ回転軸に
垂直に光を入射させることで平行平板により光軸を横ズ
レさせる方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させ
る。
【００１８】光軸移動手段４を出射した光１０は、光分
離手段５に入射する。光分離手段５は、赤色の波長域の
光を反射しその他の波長域の光を透過する第１の反射鏡
５Ｒ１、青色の波長域の光を反射しその他の波長域の光
を透過する第２の反射鏡５Ｂ１、緑色の波長域の光を反
射しその他の波長域の光を透過する第３の反射鏡５Ｇ、
赤色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を透過す
る第４の反射鏡５Ｒ２、青色の波長域の光を反射しその
他の波長域の光を透過する第５の反射鏡５Ｂ２を光軸に
対して傾け、隣合う色との混色を考慮して所定の間隔だ
け離した構成である。したがって、光軸移動手段４を出
射した光１０は、図の位置において、初めに第２の反射
鏡５Ｂ１で青色を反射して第１の反射鏡５Ｒ１を透過し
て映像表示素子の片方の縁側に青色光１１Ｂを照射す
る。また、第２の反射鏡５Ｂ1を透過した赤色と緑色の
光は、第３の反射鏡５Ｇで緑色を反射し第２の反射鏡５
Ｂ１を透過して映像表示素子のほぼ中央に緑色光１１Ｇ
を照射する。また、第３の反射鏡５Ｇを透過した赤色の
光は、第４の反射鏡５Ｒ２で赤色を反射し第３の反射鏡
５Ｇを透過して映像表示素子の青色光１１Ｂを照射した
位置と異なる片方の縁側に赤色光１１Ｒを照射する。こ
こで、光軸移動手段４を出射した光１０が図１と異なる
位置に移動して出射すると上述した光分離手段５の入射
位置に応じた色に分かれて映像表示素子に照射されるた
め、光軸移動手段４で光が移動すると映像表示素子に照
射される色も移動する。
離手段５に入射する。光分離手段５は、赤色の波長域の
光を反射しその他の波長域の光を透過する第１の反射鏡
５Ｒ１、青色の波長域の光を反射しその他の波長域の光
を透過する第２の反射鏡５Ｂ１、緑色の波長域の光を反
射しその他の波長域の光を透過する第３の反射鏡５Ｇ、
赤色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を透過す
る第４の反射鏡５Ｒ２、青色の波長域の光を反射しその
他の波長域の光を透過する第５の反射鏡５Ｂ２を光軸に
対して傾け、隣合う色との混色を考慮して所定の間隔だ
け離した構成である。したがって、光軸移動手段４を出
射した光１０は、図の位置において、初めに第２の反射
鏡５Ｂ１で青色を反射して第１の反射鏡５Ｒ１を透過し
て映像表示素子の片方の縁側に青色光１１Ｂを照射す
る。また、第２の反射鏡５Ｂ1を透過した赤色と緑色の
光は、第３の反射鏡５Ｇで緑色を反射し第２の反射鏡５
Ｂ１を透過して映像表示素子のほぼ中央に緑色光１１Ｇ
を照射する。また、第３の反射鏡５Ｇを透過した赤色の
光は、第４の反射鏡５Ｒ２で赤色を反射し第３の反射鏡
５Ｇを透過して映像表示素子の青色光１１Ｂを照射した
位置と異なる片方の縁側に赤色光１１Ｒを照射する。こ
こで、光軸移動手段４を出射した光１０が図１と異なる
位置に移動して出射すると上述した光分離手段５の入射
位置に応じた色に分かれて映像表示素子に照射されるた
め、光軸移動手段４で光が移動すると映像表示素子に照
射される色も移動する。
【００１９】映像表示素子６に照射された光は表示面の
映像で変調されて、表示素子６から出射される。この出
射光は投写レンズ７等によって、スクリーン８に拡大投
写されカラー映像を得る。
映像で変調されて、表示素子６から出射される。この出
射光は投写レンズ７等によって、スクリーン８に拡大投
写されカラー映像を得る。
【００２０】次に、図２、図３を用いて、光軸移動手段
４で光が移動すると光分離手段５により映像表示素子６
に照射される色も移動する機能を詳細に説明する。図
２、図３は本発明による映像表示装置において、光軸移
動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の色
光に分離し移動する原理を説明するための模式図と映像
表示素子上に照射される光の分布を説明する図である。
４で光が移動すると光分離手段５により映像表示素子６
に照射される色も移動する機能を詳細に説明する。図
２、図３は本発明による映像表示装置において、光軸移
動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の色
光に分離し移動する原理を説明するための模式図と映像
表示素子上に照射される光の分布を説明する図である。
【００２１】図２、図３において、光軸移動手段４から
出射する光１０は光源から幅ｗの光束を持って図中破線
矢印の方向に平行移動する。位置（a）の光１０a、位置
（b）の光１０b、位置（c）の光１０c、位置（d）の光
１０d、位置（e）の光１０e、位置（f）の光１０fとす
ると、各々の位置の光１０は、光分離手段５の５個の反
射鏡で色を分けられて映像表示素子上に図に示すように
各色が色分けされたまま移動して照射する。したがっ
て、光軸移動手段４から出射する光１０は光源から幅ｗ
の光束を持って図中破線矢印の方向に平行移動すると、
各色が色分けされたまま移動して照射され、先に説明し
たように、スクリーン上にも同じように各色が色分けさ
れたまま移動して、平行移動が一周期するとどの位置も
全色を表示するので繰り返し周期を毎秒６０回程度以上
にすると観視者にはカラーの映像が観視されることにな
る。
出射する光１０は光源から幅ｗの光束を持って図中破線
矢印の方向に平行移動する。位置（a）の光１０a、位置
（b）の光１０b、位置（c）の光１０c、位置（d）の光
１０d、位置（e）の光１０e、位置（f）の光１０fとす
ると、各々の位置の光１０は、光分離手段５の５個の反
射鏡で色を分けられて映像表示素子上に図に示すように
各色が色分けされたまま移動して照射する。したがっ
て、光軸移動手段４から出射する光１０は光源から幅ｗ
の光束を持って図中破線矢印の方向に平行移動すると、
各色が色分けされたまま移動して照射され、先に説明し
たように、スクリーン上にも同じように各色が色分けさ
れたまま移動して、平行移動が一周期するとどの位置も
全色を表示するので繰り返し周期を毎秒６０回程度以上
にすると観視者にはカラーの映像が観視されることにな
る。
【００２２】ここで、光の幅ｗは、混色の防止や光の利
用効率また映像非表示部の大きさ等を考慮して画像表示
素子上で一辺の幅の１／３より狭い範囲に光が照射する
ような幅にする。そのために、必要に応じて照明ユニッ
トから出射した光９を、照射範囲の限定および照度分布
を改善するためのレンズ等の光学素子を光路中に設けて
も良い。
用効率また映像非表示部の大きさ等を考慮して画像表示
素子上で一辺の幅の１／３より狭い範囲に光が照射する
ような幅にする。そのために、必要に応じて照明ユニッ
トから出射した光９を、照射範囲の限定および照度分布
を改善するためのレンズ等の光学素子を光路中に設けて
も良い。
【００２３】また、本発明による実施の形態では、赤、
青、緑の波長帯域の色光に分離するために分離する色を
選択的に反射させる５個の反射膜を光軸に対して斜めに
傾け、かつ分離させる色の順に所定の間隔に離して設け
る構成としたが、反射膜の個数は、分離色数の２倍から
１を引いた数で実現でき、２色に分離する場合には３個
の反射膜を光軸に対して斜めに傾けて設ける構成にす
る。
青、緑の波長帯域の色光に分離するために分離する色を
選択的に反射させる５個の反射膜を光軸に対して斜めに
傾け、かつ分離させる色の順に所定の間隔に離して設け
る構成としたが、反射膜の個数は、分離色数の２倍から
１を引いた数で実現でき、２色に分離する場合には３個
の反射膜を光軸に対して斜めに傾けて設ける構成にす
る。
【００２４】以上説明した本発明による映像表示装置
は、光源側からの光の進行方向を周期的に移動させ、出
射した光を複数の所定の波長帯域の色光に分離して出射
し、分離し出射した光を映像表示素子に照射し、映像信
号に応じた光学像を拡大投写する構成としたため、透過
型の映像表示素子が１個で、光軸移動手段も１個で構成
できるので、安価でコンパクトな装置が得られる。
は、光源側からの光の進行方向を周期的に移動させ、出
射した光を複数の所定の波長帯域の色光に分離して出射
し、分離し出射した光を映像表示素子に照射し、映像信
号に応じた光学像を拡大投写する構成としたため、透過
型の映像表示素子が１個で、光軸移動手段も１個で構成
できるので、安価でコンパクトな装置が得られる。
【００２５】以上の実施の形態は、ライトバルブとして
透過式の映像表示素子の場合について説明したが、反射
式の映像表示素子、中でも偏光を利用した映像表示素子
を１個用いた第２の実施の形態を次に説明する。
透過式の映像表示素子の場合について説明したが、反射
式の映像表示素子、中でも偏光を利用した映像表示素子
を１個用いた第２の実施の形態を次に説明する。
【００２６】図４は、本発明における第２の実施の形態
の光学構成図であり、ライトバルブとして偏光を利用し
た反射型映像表示素子を１枚用いた画像表示装置を示し
ている。
の光学構成図であり、ライトバルブとして偏光を利用し
た反射型映像表示素子を１枚用いた画像表示装置を示し
ている。
【００２７】図において、１２は偏光により透過あるい
は反射する偏光反射鏡、４から１１は第１の実施の形態
に同じである。
は反射する偏光反射鏡、４から１１は第１の実施の形態
に同じである。
【００２８】画像表示装置は、第１の実施の形態と同様
に光源の光を照度分布改善、照射範囲の限定および偏光
変換するための光学素子群（図示せず）を介して光軸移
動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は反射鏡を平
行に移動させる方法や四角柱を回転させ回転軸に垂直に
光を入射させることで平行平板により光軸を横ズレさせ
る方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させる。
に光源の光を照度分布改善、照射範囲の限定および偏光
変換するための光学素子群（図示せず）を介して光軸移
動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は反射鏡を平
行に移動させる方法や四角柱を回転させ回転軸に垂直に
光を入射させることで平行平板により光軸を横ズレさせ
る方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させる。
【００２９】光軸移動手段４を出射した光１０は、光分
離手段５に入射する。光分離手段５に入射した光は、第
１の実施の形態に同様に各波長域の光を選択して反射す
る反射鏡により赤色光１１Ｒ、緑色光１１Ｇ、青色光１
１Ｂの３色光に分離して出射する。
離手段５に入射する。光分離手段５に入射した光は、第
１の実施の形態に同様に各波長域の光を選択して反射す
る反射鏡により赤色光１１Ｒ、緑色光１１Ｇ、青色光１
１Ｂの３色光に分離して出射する。
【００３０】光分離手段５を出射した光は、斜めに配置
した偏光反射鏡１２に入射する。ここで、予め偏光反射
鏡１２の透過する偏光と光分離手段５を出射した光の偏
光を合わせるように設定すると、光分離手段５を出射し
た光は偏光反射鏡１２を透過して映像表示素子６に光を
照射する。ここで、第１の実施の形態と同様に光軸移動
手段４を出射した光１０が図３と異なる位置に移動して
出射すると上述した光分離手段５の入射位置に応じた色
に分かれて映像表示素子に照射されるため、光軸移動手
段４で光が移動すると映像表示素子に照射される色も移
動する。
した偏光反射鏡１２に入射する。ここで、予め偏光反射
鏡１２の透過する偏光と光分離手段５を出射した光の偏
光を合わせるように設定すると、光分離手段５を出射し
た光は偏光反射鏡１２を透過して映像表示素子６に光を
照射する。ここで、第１の実施の形態と同様に光軸移動
手段４を出射した光１０が図３と異なる位置に移動して
出射すると上述した光分離手段５の入射位置に応じた色
に分かれて映像表示素子に照射されるため、光軸移動手
段４で光が移動すると映像表示素子に照射される色も移
動する。
【００３１】映像表示素子６に照射された光は表示面の
映像で変調されて偏光が変わる。たとえば、映像表示素
子にＳ偏光で入射した光が、変調されてＰ偏光になる。
そのため、表示素子６から変調されて出射した光は、偏
光反射鏡１２で反射し、投写レンズ７等によって、スク
リーン８に拡大投写されカラー映像を得る。
映像で変調されて偏光が変わる。たとえば、映像表示素
子にＳ偏光で入射した光が、変調されてＰ偏光になる。
そのため、表示素子６から変調されて出射した光は、偏
光反射鏡１２で反射し、投写レンズ７等によって、スク
リーン８に拡大投写されカラー映像を得る。
【００３２】本発明による映像表示装置において、光軸
移動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の
色光に分離し移動する原理は、第１の実施の形態に同じ
である。
移動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の
色光に分離し移動する原理は、第１の実施の形態に同じ
である。
【００３３】以上説明した本発明による映像表示装置
は、光源側からの光の進行方向を周期的に略平行に所定
速度で移動させ、出射した光を複数の所定の波長帯域の
色光に分離し、分離し出射する光の所定の偏光光を選択
的に１個の反射型表示素子に照射するとともに、該映像
表示素子で変調された偏光光を上記分離した光が入射し
てきた方向と異なる方向に出射させ、出射した映像信号
に応じた光学像を拡大投写する構成であり、反射型の映
像表示素子が１個で、光軸移動手段も１個で構成でき、
安価でコンパクトな装置が得られる。
は、光源側からの光の進行方向を周期的に略平行に所定
速度で移動させ、出射した光を複数の所定の波長帯域の
色光に分離し、分離し出射する光の所定の偏光光を選択
的に１個の反射型表示素子に照射するとともに、該映像
表示素子で変調された偏光光を上記分離した光が入射し
てきた方向と異なる方向に出射させ、出射した映像信号
に応じた光学像を拡大投写する構成であり、反射型の映
像表示素子が１個で、光軸移動手段も１個で構成でき、
安価でコンパクトな装置が得られる。
【００３４】以上の実施の形態は、ライトバルブとして
偏光を利用した反射式の映像表示素子の場合について説
明したが、複数の微細な反射鏡を用いた反射式映像表示
素子を１個用いた第３の実施の形態を次に説明する。
偏光を利用した反射式の映像表示素子の場合について説
明したが、複数の微細な反射鏡を用いた反射式映像表示
素子を１個用いた第３の実施の形態を次に説明する。
【００３５】図５は、本発明における第３の実施の形態
の光学構成図であり、ライトバルブとして複数の微細な
反射鏡を用いた反射型映像表示素子を１枚用いた画像表
示装置を示している。
の光学構成図であり、ライトバルブとして複数の微細な
反射鏡を用いた反射型映像表示素子を１枚用いた画像表
示装置を示している。
【００３６】図において、１３は光の進行方向を所定な
方向に曲げる機能を持つホログラム素子、４から１１は
第１の実施の形態に同じである。映像表示装置は、第１
の実施の形態と同様に光源の光を照度分布改善、照射範
囲を限定するための光学素子群（図示せず）を介して光
軸移動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は反射鏡
を平行に移動させる方法や四角柱を回転させ回転軸に垂
直に光を入射させることで平行平板により光軸を横ズレ
させる方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させる。
方向に曲げる機能を持つホログラム素子、４から１１は
第１の実施の形態に同じである。映像表示装置は、第１
の実施の形態と同様に光源の光を照度分布改善、照射範
囲を限定するための光学素子群（図示せず）を介して光
軸移動手段４へ入射する。この光軸移動手段４は反射鏡
を平行に移動させる方法や四角柱を回転させ回転軸に垂
直に光を入射させることで平行平板により光軸を横ズレ
させる方法などで光軸を略平行に繰り返し移動させる。
【００３７】光軸移動手段４を出射した光１０は、光分
離手段５に入射する。光分離手段５に入射した光は、第
１の実施の形態と同様に各波長域の光を選択して反射す
る反射鏡により赤色光１１Ｒ、緑色光１１Ｇ、青色光１
１Ｂの３色光に分離して出射する。
離手段５に入射する。光分離手段５に入射した光は、第
１の実施の形態と同様に各波長域の光を選択して反射す
る反射鏡により赤色光１１Ｒ、緑色光１１Ｇ、青色光１
１Ｂの３色光に分離して出射する。
【００３８】光分離手段５を出射した光は、ホログラム
素子１３に入射して、所定の角度に光軸を曲げて出射
し、映像表示素子６に光を照射する。ここで、第１の実
施の形態と同様に光軸移動手段４を出射した光１０が図
３と異なる位置に移動して出射すると上述した光分離手
段５の入射位置に応じた色に分かれて映像表示素子に照
射されるため、光軸移動手段４で光が移動すると映像表
示素子６に照射される色も移動する。
素子１３に入射して、所定の角度に光軸を曲げて出射
し、映像表示素子６に光を照射する。ここで、第１の実
施の形態と同様に光軸移動手段４を出射した光１０が図
３と異なる位置に移動して出射すると上述した光分離手
段５の入射位置に応じた色に分かれて映像表示素子に照
射されるため、光軸移動手段４で光が移動すると映像表
示素子６に照射される色も移動する。
【００３９】ここで、複数の微細な反射鏡を用いた映像
表示素子６は、映像に応じて微細反射面の角度を変化さ
せ、映像を表示する光を映像表示素子６に垂直に、映像
を表示させない光は投写レンズに入射させない角度に導
くように機能する。そのため、映像表示素子６に照射さ
れる色光は、その色の映像に応じて光を反射させ投写レ
ンズ７等によって、スクリーンに拡大投写されカラー映
像を得る。
表示素子６は、映像に応じて微細反射面の角度を変化さ
せ、映像を表示する光を映像表示素子６に垂直に、映像
を表示させない光は投写レンズに入射させない角度に導
くように機能する。そのため、映像表示素子６に照射さ
れる色光は、その色の映像に応じて光を反射させ投写レ
ンズ７等によって、スクリーンに拡大投写されカラー映
像を得る。
【００４０】本発明による映像表示装置において、光軸
移動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の
色光に分離し移動する原理は、第１の実施の形態に同じ
である。
移動手段４で光が移動すると光分離手段５により所定の
色光に分離し移動する原理は、第１の実施の形態に同じ
である。
【００４１】以上説明した本発明による映像表示装置
は、光源側からの光の進行方向を周期的に移動させ、出
射した光を複数の所定の波長帯域の色光に分離し、分離
し出射する光を所定の方向に曲げて１個の反射型表示素
子に照射し、照射された映像表示素子が出射する映像信
号に応じた光学像を拡大投写する構成としたため、複数
の微細な反射鏡を用いた反射型の映像表示素子が１個
で、光軸移動手段も１個で構成でき、安価でコンパクト
な装置が得られる。
は、光源側からの光の進行方向を周期的に移動させ、出
射した光を複数の所定の波長帯域の色光に分離し、分離
し出射する光を所定の方向に曲げて１個の反射型表示素
子に照射し、照射された映像表示素子が出射する映像信
号に応じた光学像を拡大投写する構成としたため、複数
の微細な反射鏡を用いた反射型の映像表示素子が１個
で、光軸移動手段も１個で構成でき、安価でコンパクト
な装置が得られる。
【００４２】以上の実施の形態では、光分離手段を分離
する色を選択的に反射させる反射膜を光軸に対して傾
け、かつ分離させる色の順に所定の間隔に離して設けて
きたが、その形態は種々の方法がありその中のいくつか
の実施の形態を次に示す。
する色を選択的に反射させる反射膜を光軸に対して傾
け、かつ分離させる色の順に所定の間隔に離して設けて
きたが、その形態は種々の方法がありその中のいくつか
の実施の形態を次に示す。
【００４３】図６は、本発明による映像表示装置の別な
実施の形態における光分離手段を説明する説明図であ
る。
実施の形態における光分離手段を説明する説明図であ
る。
【００４４】図において、光分離手段５に入射する光10
は、三角の断面を持つ三角柱の１つの四角面に赤色の波
長域の光を反射しその他の波長域の光を透過する第１の
反射鏡５Ｒ１を形成した三角柱１４、台形の断面を持つ
台形柱１つの四角面に青色の波長域の光を反射しその他
の波長域の光を透過する第２の反射鏡５Ｂ１を形成した
台形柱１５、台形の断面を持つ台形柱の１つの四角面に
緑色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を透過す
る第３の反射鏡５Ｇを形成した台形柱１６、台形の断面
を持つ台形柱の１つの四角面に赤色の波長域の光を反射
しその他の波長域の光を透過する第４の反射鏡５Ｒ２形
成した台形柱１７、台形の断面を持つ台形柱の１つの四
角面に青色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を
透過する第５の反射鏡５Ｂ２を形成した台形柱１８を積
層し、第１から第４の反射膜を光軸に対して傾け、隣合
う色との混色を考慮して所定の間隔に離して設けた構成
である。したがって、光軸移動手段４を出射した光１０
は、図の位置において、初めに第２の反射鏡５Ｂ１で青
色を反射して第１の反射鏡５Ｒ１を透過して映像表示素
子の片方の縁側に青色光１１ｂを照射する。また、第２
の反射鏡５Ｂ1を透過した赤色と緑色の光は、第３の反
射鏡５Ｇで緑色を反射し第２の反射鏡５Ｂ１を透過して
映像表示素子のほぼ中央に緑色光１１Ｇを照射する。ま
た、第３の反射鏡５Ｇを透過した赤色の光は、第４の反
射鏡５Ｒ２で赤色を反射し第３の反射鏡５Ｇを透過して
映像表示素子の青色光１１Ｂを照射した位置と異なる片
方の縁側に赤色光１１Ｒを照射する。ここで、光軸移動
手段（図示せず）を出射した光１０が図６と異なる位置
に移動して出射すると上述した光分離手段５の入射位置
に応じた色に分かれて映像表示素子に照射されるため、
光軸移動手段４で光が移動すると映像表示素子に照射さ
れる色も移動するため、第１の実施の形態で詳述したと
同じ効果を得る。
は、三角の断面を持つ三角柱の１つの四角面に赤色の波
長域の光を反射しその他の波長域の光を透過する第１の
反射鏡５Ｒ１を形成した三角柱１４、台形の断面を持つ
台形柱１つの四角面に青色の波長域の光を反射しその他
の波長域の光を透過する第２の反射鏡５Ｂ１を形成した
台形柱１５、台形の断面を持つ台形柱の１つの四角面に
緑色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を透過す
る第３の反射鏡５Ｇを形成した台形柱１６、台形の断面
を持つ台形柱の１つの四角面に赤色の波長域の光を反射
しその他の波長域の光を透過する第４の反射鏡５Ｒ２形
成した台形柱１７、台形の断面を持つ台形柱の１つの四
角面に青色の波長域の光を反射しその他の波長域の光を
透過する第５の反射鏡５Ｂ２を形成した台形柱１８を積
層し、第１から第４の反射膜を光軸に対して傾け、隣合
う色との混色を考慮して所定の間隔に離して設けた構成
である。したがって、光軸移動手段４を出射した光１０
は、図の位置において、初めに第２の反射鏡５Ｂ１で青
色を反射して第１の反射鏡５Ｒ１を透過して映像表示素
子の片方の縁側に青色光１１ｂを照射する。また、第２
の反射鏡５Ｂ1を透過した赤色と緑色の光は、第３の反
射鏡５Ｇで緑色を反射し第２の反射鏡５Ｂ１を透過して
映像表示素子のほぼ中央に緑色光１１Ｇを照射する。ま
た、第３の反射鏡５Ｇを透過した赤色の光は、第４の反
射鏡５Ｒ２で赤色を反射し第３の反射鏡５Ｇを透過して
映像表示素子の青色光１１Ｂを照射した位置と異なる片
方の縁側に赤色光１１Ｒを照射する。ここで、光軸移動
手段（図示せず）を出射した光１０が図６と異なる位置
に移動して出射すると上述した光分離手段５の入射位置
に応じた色に分かれて映像表示素子に照射されるため、
光軸移動手段４で光が移動すると映像表示素子に照射さ
れる色も移動するため、第１の実施の形態で詳述したと
同じ効果を得る。
【００４５】また、上述のように複数の所定の波長帯域
の色光に分離する反射膜を三角柱の１つの四角面と台形
柱の１つの四角面との間と、複数の台形柱の対向する四
角面の間に設ける構成とする必要はない。たとえば、複
数の所定の波長帯域の色光に分離する手段を少なくとも
片側の面に分離する色を選択的に反射させる反射膜を設
けた断面が台形な透明な平板を複数個積層した構成と反
射膜を形成した平板を所定の間隔になるように設定すれ
ば同様な効果を得ることができる。
の色光に分離する反射膜を三角柱の１つの四角面と台形
柱の１つの四角面との間と、複数の台形柱の対向する四
角面の間に設ける構成とする必要はない。たとえば、複
数の所定の波長帯域の色光に分離する手段を少なくとも
片側の面に分離する色を選択的に反射させる反射膜を設
けた断面が台形な透明な平板を複数個積層した構成と反
射膜を形成した平板を所定の間隔になるように設定すれ
ば同様な効果を得ることができる。
【００４６】また、本発明に用いる光分離手段は、入射
する光の位置によって、通過経路の反射膜の数が違うた
め、通過率が異なる。これは、映像に輝度や色のムラ生
じさせる原因となるため、次のような構成としてもよ
い。たとえば、複数の所定の波長帯域の色光に分離する
反射膜は、上層の反射膜の反射率が下層の反射膜の反射
率より小さい構成とする。その結果、上層で反射する経
路と下層で反射する経路の通過率の差を少なくでき、よ
り均一な映像を実現できる。また、複数の所定の波長帯
域の色光に分離する手段の入射側の面、あるいは出射側
の面の一方もしくは両方に所定の光を吸収する手段をも
たせ、この吸収は、上層で反射する経路と下層で反射す
る経路の通過率の差を少なくするように、吸収の大きさ
を調整する。この結果、上層で反射する経路と下層で反
射する経路の通過率の差を少なくでき、より均一な映像
を実現できる。
する光の位置によって、通過経路の反射膜の数が違うた
め、通過率が異なる。これは、映像に輝度や色のムラ生
じさせる原因となるため、次のような構成としてもよ
い。たとえば、複数の所定の波長帯域の色光に分離する
反射膜は、上層の反射膜の反射率が下層の反射膜の反射
率より小さい構成とする。その結果、上層で反射する経
路と下層で反射する経路の通過率の差を少なくでき、よ
り均一な映像を実現できる。また、複数の所定の波長帯
域の色光に分離する手段の入射側の面、あるいは出射側
の面の一方もしくは両方に所定の光を吸収する手段をも
たせ、この吸収は、上層で反射する経路と下層で反射す
る経路の通過率の差を少なくするように、吸収の大きさ
を調整する。この結果、上層で反射する経路と下層で反
射する経路の通過率の差を少なくでき、より均一な映像
を実現できる。
【００４７】また、本発明に用いる光分離手段は、入射
する光の位置によって、通過経路が違い光路長に差がで
きる。これは、映像表示素子に照射する光の分布が異な
って映像に輝度や色のムラ生じさせる原因となるため、
次のような構成としてもよい。複数の所定の波長帯域の
色光に分離する反射膜間の媒質は、最上層反射膜の反射
面側媒質の屈折率が、最下層反射膜の反射面側媒質の屈
折率より小さい構成とする。このような構成とすると、
同一屈折率に換算した光路長が最上層と最下層の光路長
差が小さくできる。その結果、映像表示素子に照射する
光の分布の差を軽減できるため、映像の輝度や色のムラ
を軽減できる。
する光の位置によって、通過経路が違い光路長に差がで
きる。これは、映像表示素子に照射する光の分布が異な
って映像に輝度や色のムラ生じさせる原因となるため、
次のような構成としてもよい。複数の所定の波長帯域の
色光に分離する反射膜間の媒質は、最上層反射膜の反射
面側媒質の屈折率が、最下層反射膜の反射面側媒質の屈
折率より小さい構成とする。このような構成とすると、
同一屈折率に換算した光路長が最上層と最下層の光路長
差が小さくできる。その結果、映像表示素子に照射する
光の分布の差を軽減できるため、映像の輝度や色のムラ
を軽減できる。
【００４８】また、最下層の反射膜を選択的な色に限定
した反射膜で説明したが、該反射膜に入射する光は既に
２色光を反射させた残りの色光であるため、選択的な色
に限定した反射である必要がない。そのため、より高い
反射率の反射鏡を使うことができるため、明るさが向上
する効果がある。
した反射膜で説明したが、該反射膜に入射する光は既に
２色光を反射させた残りの色光であるため、選択的な色
に限定した反射である必要がない。そのため、より高い
反射率の反射鏡を使うことができるため、明るさが向上
する効果がある。
【００４９】また、光分離手段の各反射膜の分光特性
は、映像のカラー調整上不要となるたとえば、黄色、オ
レンジ色などを排除する分光特性とし、不要光は光分離
手段を透過させる様に構成する。また、光分離手段の各
反射膜を透過させた光は、吸収させて、映像表示装置内
に迷光が散乱するのを防止する。この結果、散乱光によ
るコントラスト劣化を防止できる。
は、映像のカラー調整上不要となるたとえば、黄色、オ
レンジ色などを排除する分光特性とし、不要光は光分離
手段を透過させる様に構成する。また、光分離手段の各
反射膜を透過させた光は、吸収させて、映像表示装置内
に迷光が散乱するのを防止する。この結果、散乱光によ
るコントラスト劣化を防止できる。
【００５０】なお、本発明の実施の形態では、光分離手
段の反射膜の並び順を赤色、緑色、青色の順で説明した
が、この順番に限らず、またこの色に限定されるもので
もなく、本発明による映像表示装置は、光源側からの光
の進行方向を周期的に移動させ、出射した光を複数の所
定の波長帯域の色光に分離して出射し、分離し出射した
光を映像表示素子に照射し、映像信号に応じた光学像を
拡大投写する構成において効果が生じるものである。
段の反射膜の並び順を赤色、緑色、青色の順で説明した
が、この順番に限らず、またこの色に限定されるもので
もなく、本発明による映像表示装置は、光源側からの光
の進行方向を周期的に移動させ、出射した光を複数の所
定の波長帯域の色光に分離して出射し、分離し出射した
光を映像表示素子に照射し、映像信号に応じた光学像を
拡大投写する構成において効果が生じるものである。
【００５１】また、本発明の実施の形態では、光の移動
方向が映像表示素子上で縦方向となる場合について述べ
たが、本発明はこれに限るものではなく、横方向に光が
移動する場合においても適用可能であることは明らかで
ある。
方向が映像表示素子上で縦方向となる場合について述べ
たが、本発明はこれに限るものではなく、横方向に光が
移動する場合においても適用可能であることは明らかで
ある。
【００５２】
【発明の効果】本発明による映像表示装置は、光源側か
らの光の進行方向を周期的に移動させる光軸移動手段を
経たのち、複数の所定の波長帯域の色光に分離して映像
表示素子に照射させるため、光軸移動手段が従来技術よ
り少なくなり、コンパクトな映像表示装置が得られる。
らの光の進行方向を周期的に移動させる光軸移動手段を
経たのち、複数の所定の波長帯域の色光に分離して映像
表示素子に照射させるため、光軸移動手段が従来技術よ
り少なくなり、コンパクトな映像表示装置が得られる。
【図１】本発明による映像表示装置の第１の実施の形態
の光学構成図である。
の光学構成図である。
【図２】本発明による映像表示装置の原理を説明するた
めの模式図と映像表示素子上に照射される光の分布を説
明する図である。
めの模式図と映像表示素子上に照射される光の分布を説
明する図である。
【図３】本発明による映像表示装置の原理を説明するた
めの模式図と映像表示素子上に照射される光の分布を説
明する図である。
めの模式図と映像表示素子上に照射される光の分布を説
明する図である。
【図４】本発明による映像表示装置の第２の実施の形態
の光学構成図である。
の光学構成図である。
【図５】本発明による映像表示装置の第３の実施の形態
の光学構成図である。
の光学構成図である。
【図６】本発明による映像表示装置に用いる光分離手段
を説明する模式図である。
を説明する模式図である。
【図７】従来技術による映像表示装置を説明する光学構
成図である。
成図である。
１…光源ユニット、２…光源、３…リフレクタ、４…光
軸移動手段、５…光分離手段、６…映像表示素子、７…
投写手段、８…スクリーン、９、１０、１１、２１、２
２、２３…光線、１２…偏光反射鏡、１３…ホログラム
素子、１４…三角柱、１５、１６、１７、１８…台形
柱、１９…クロスプリズム、２０…特定波長反射鏡。
軸移動手段、５…光分離手段、６…映像表示素子、７…
投写手段、８…スクリーン、９、１０、１１、２１、２
２、２３…光線、１２…偏光反射鏡、１３…ホログラム
素子、１４…三角柱、１５、１６、１７、１８…台形
柱、１９…クロスプリズム、２０…特定波長反射鏡。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 吉川 博樹
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディア開発本
部内
(72)発明者 大内 敏
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディア開発本
部内
(72)発明者 今長谷 太郎
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディア開発本
部内
(72)発明者 三好 智浩
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディア開発本
部内
Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA15 HA13 HA20 HA24
HA28 MA20
2H099 AA12 BA09 CA02
2K103 AA01 AA05 AA14 AB07 BC09
BC15
5C058 AB06 EA13 EA14 EA27 EA51
Claims (12)
- 【請求項１】光源側からの光を、所定の波長帯域の色光
に分離して周期的に映像表示素子に照射し、映像信号に
応じた光学像を拡大投写する映像表示装置であって、 上記光源側からの光の進行方向を周期的に所定速度で略
平行に移動させる光移動手段と、 上記光移動手段からの光を、複数の所定の波長帯域の色
光に分離する分離手段とを備え、 上記分離手段から出射した色光を映像表示素子に照射
し、映像信号に応じた光学像を拡大投写することを特徴
とする映像表示装置。 - 【請求項２】光源側からの光を、所定の波長帯域の色光
に分離して周期的に映像表示素子に照射し、映像信号に
応じた光学像を拡大投写する映像表示装置であって、 上記光源側からの光の進行方向を周期的に所定速度で略
平行に移動させる光移動手段と、 上記光移動手段から出射した光を、複数の所定の波長帯
域の色光に分離する分離手段と、 上記分離手段からの複数の色光を選択的に１個の反射型
映像表示素子に照射するとともに、該映像表示素子で変
調され反射された色光を上記分離手段とは異なる方向に
出射する出射手段とを備え、 上記出射手段から出射した映像信号に応じた光学像を拡
大投写することを特徴とする映像表示装置。 - 【請求項３】光源側からの光を、所定の波長帯域の色光
に分離して周期的に映像表示素子に照射し、映像信号に
応じた光学像を拡大投写する映像表示装置であって、 上記光源側からの光の進行方向を周期的に所定速度で略
平行に移動させる光移動手段と、 上記光移動手段から出射した光を、複数の所定の波長帯
域の色光に分離する分離手段と、 上記分離手段からの色光を所定の方向に曲げて１個の反
射型映像表示素子に照射する照射手段とを備え、 上記反射型映像表示素子から反射される映像信号に応じ
た光学像を拡大投写することを特徴とする映像表示装
置。 - 【請求項４】上記分離手段は、分離する色を選択的に反
射させる反射膜を光軸に対して斜めに傾け、かつ分離さ
せる色の順に所定の間隔に離して設けることを特徴とす
る請求項１乃至請求項３の何れかに記載の映像表示装
置。 - 【請求項５】上記反射膜の層数が、分離色数の２倍から
１を引いた数であることを特徴とする請求項４に記載の
映像表示装置。 - 【請求項６】上記分離手段が、少なくとも片側の面に分
離する色を選択的に反射させる反射膜を設けた断面が台
形な透明な平板を複数個積層してなることを特徴とする
請求項４乃至請求項５の何れかに記載の映像表示装置。 - 【請求項７】上記分離手段の反射膜が、三角柱の１つの
四角面と台形柱の１つの四角面との間と、複数の台形柱
の対向する四角面の間に設けて成ることを特徴とする請
求項４乃至請求項５の何れかに記載の映像表示装置。 - 【請求項８】上記分離手段の反射膜は、上層の反射膜の
反射率が下層の反射膜の反射率より小さいことを特徴と
する請求項４乃至請求項７の何れかに記載の映像表示装
置。 - 【請求項９】上記分離手段の反射膜間の媒質は、上層反
射膜の反射面側媒質の屈折率が、下層反射膜の反射面側
媒質の屈折率より小さいことを特徴とする請求項４乃至
請求項８の何れかに記載の映像表示装置。 - 【請求項１０】上記分離手段の最下層反射膜は反射鏡で
構成されることを特徴とする請求項４乃至請求項９の何
れかに記載の映像表示装置。 - 【請求項１１】上記分離手段を通過した光を吸収する手
段を有することを特徴とする請求項４乃至請求項１０に
記載の映像表示装置。 - 【請求項１２】上記分離手段の入力側の面と出力側の面
の少なくとも一方に所定の光を吸収する手段を有するこ
とを特徴とする請求項４乃至請求項１１の何れかに記載
の映像表示装置。
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