JP2003503744A - トンネルプリズムが設けられたインテグレータ装置を具える投写形表示装置 - Google Patents

トンネルプリズムが設けられたインテグレータ装置を具える投写形表示装置

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JP2003503744A JP2001506246A JP2001506246A JP2003503744A JP 2003503744 A JP2003503744 A JP 2003503744A JP 2001506246 A JP2001506246 A JP 2001506246A JP 2001506246 A JP2001506246 A JP 2001506246A JP 2003503744 A JP2003503744 A JP 2003503744A
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Abstract

(57)【要約】 投写形表示装置は、光ビームを発生する光源と、この光ビームを一定の長方形の光ビームに変換するインテグレータ手段と、この長方形の光ビームを表示すべき情報で変調する変調手段と、この変調された長方形の光ビームを表示面上に投写する投写手段とを有する。インテグレータ手段は、三角プリズムと、光源及び三角プリズムの間に配置されているインテグレータ装置とを有する。三角プリズムは、その光路非折り曲げ面のうちの少なくとも１つ又はそれ以上で、あるいは、光学性能を最良とするために、すべての光路非折り曲げ面上で全内面反射するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、光ビームを発生する光源装置と、この光源装置からの光ビームを一
定の長方形の光ビームに変換するインテグレータ装置と、このインテグレータ装
置からの長方形の光ビームを、表示すべき画像情報で変調する変調器装置と、こ
の変調器装置からの長方形の光ビームを表示面上に投写する投写装置とを有する
表示装置であって、前記インテグレータ装置が、光路折り曲げ部材と、この光路
折り曲げ部材及び前記光源装置の間に配置されているインテグレータ部材とを具
える表示装置に関するものである。
【０００２】 この種類の表示装置は国際公開パンフレットＷＯ９７／４５７６８から既知で
ある。
【０００３】 この既知の表示装置では、インテグレータ部材は２つの互いに平行なインテグ
レータプレートを有し、これらインテグレータプレートの各々は、光源装置から
放出される光ビームの主光軸に垂直な平面内に配置されている複数のレンズを有
し、一方、光路折り曲げ部材は反射鏡及びレンズを具え、変調器装置はビーム分
割プリズムと、カラー分割及び合成プリズムと、３つの反射性液晶表示パネルと
を具えている。
【０００４】 光路折り曲げ部材を用いることによって、これを用いない構成に比べて、より
小型構造の表示装置を得ることができる。
【０００５】 光路折り曲げ部材の反射鏡がインテグレータ部材のインテグレータプレート間
に配置されていないので、これらインテグレータプレートを互いに接近させて配
置することができ、従って、所定のスループットを維持するように多くの個数の
レンズを有することができ、このことによって、投写された画像の画質を高める
。
【０００６】 この既知の表示装置に関しては、カラー分割及び合成プリズムで用いられてい
るダイクロイックのフィルタ機能の角度依存性であって、空気中よりもガラス又
は合成材料中での方が極めて強いこの角度依存性と、液晶表示パネルの反射／電
圧特性とに応じて、液晶表示パネルと投写装置との間の光をテレセントリックに
するのが望ましい。
【０００７】 この所望のテレセントリック特性を得るためには、反射鏡に最も隣接するイン
テグレータプレートを、光路折り曲げ部材のレンズの焦点面に配置する必要があ
る。
【０００８】 1999年には、光源装置用として１mmの光アーク長を有するランプが用いられ、
2.3cm（0.9インチ）の対角線を有する液晶パネルが用いられているように、表示
装置はだんだんと小型化される傾向にあるため、光路折り曲げ部材のレンズを変
調器装置の上述したプリズム間の位置に移すことがより一層望ましいこととなっ
ている。しかし、この場合、光路折り曲げ部材中に反射鏡を使用することが最適
で小型の幾何学的形状の妨げとなっている。
【０００９】 本発明の目的は、小型化に最適なコンパクトな幾何学的形状と、高い表示画質
との双方を有するように既知の表示装置を改善することにある。 この目的のために、本発明では、光路折り曲げ部材が、少なくとも１つ又はそ
れ以上の光路非折り曲げ面上で、あるいは、光学性能を最良とするためには、す
べての光路非折り曲げ面上で全内面反射が行なわれるようにした三角プリズムを
具えていることを特徴とする表示装置を提供する。
【００１０】 本発明によれば、三角プリズムは光路折り曲げ部材と光学的なトンネル部材と
の双方として作用でき、トンネルプリズムは、このトンネルプリズムから出射す
るビームを、トンネルプリズムに入射するビーム、従って２つの互いに平行なイ
ンテグレータプレートを有するインテグレータ部材を用いた場合にこのプリズム
に最も隣接したインテグレータプレートの出射ビームと幾何学的に等しくする。
換言すれば、無限遠に対する窓に対する画像特性が、２つの互いに平行なインテ
グレータプレートを有するインテグレータ部材を用いた場合にトンネルプリズム
に最も隣接するインテグレータプレートの出力側におけるのと同じになる。
【００１１】 費用上の理由から、最良な光学性能を得る場合よりも許容性の低い光学性能を
選択することができる。あるいは又、トンネルプリズムは、その光路折り曲げ面
上が全内面反射するようにすることもできる。
【００１２】 光路折り曲げ部材の反射鏡の代わりに、ある角度を成して配置されたインテグ
レータプレート間にこれらと接触して配置した三角プリズムを用いるように、既
知の表示装置を変更することは提案されていることに留意すべきである。しかし
、この場合、インテグレータプレートが相互に広い間隔で配置されるので、同等
のスループットではインテグレータプレート内に用いることができるレンズの個
数が、トンネルプリズムをインテグレータプレートよりも後方に配置した場合よ
りも少なくなり、その結果、表示される画質が劣化することになる。しかし、イ
ンテグレータプレート間に反射鏡の代わりに三角プリズムを使用すること自体は
有利である。その理由は、反射鏡を用いた場合よりも、三角プリズムの材料の屈
折率に比例した、より多くの個数のレンズをインテグレータプレートに用いるこ
とができるためである。
【００１３】 本発明の上述した観点及びその他の観点は、以下の実施例に関する説明から明
らかとなるであろう。
【００１４】 特に、図１は透過性ＬＣＤ型のカラー版投写形表示装置を線図的に示している
。しかし、本発明は、一定の長方形の光ビームを発生するインテグレータ装置（
これ自体既知である）が用いられる限り、他の可能な種類の表示装置すべてに対
して用いることができる。他の投写形表示装置は例えば、透過性ＬＣＤパネルの
代わりに反射性ＬＣＤパネル、あるいはＤＭＤパネルを有することができる。一
般に、投写形表示装置は１〜３個の表示パネルを有する。
【００１５】 図１を参照するに、この図に示した表示装置は、ランプ１及び反射器２を有す
る光源装置を具える。この光源装置１，２によって発生された光ビームはインテ
グレータ装置３により一定の長方形の光ビームに変換され、本例の場合、このイ
ンテグレータ装置によりこの光ビームをπ／２ラジアンの角度で折り曲げる。
【００１６】 ダイクロイックミラー４及び５は、インテグレータ装置３からの長方形の光ビ
ームを長方形の原色光ビームに分割するための変調器装置の分割手段を構成して
おり、これら長方形の原色光ビームは、ダイクロイックミラー５と、反射鏡６、
７及び８と、集光レンズ10、11及び12と、中間レンズ９とによってコリメートさ
れ、透過性液晶パネル13、14及び15上に結像及び指向され、原色光ビームを、表
示すべきカラー画像情報のそれぞれの部分で別々に変調する。
【００１７】 この変調された原色光ビームをダイクロイックプリズム16が１つのカラービー
ムに合成し、このカラービームが、レンズ17、18及び19を有する投写装置によっ
て表示面20上に投写される。
【００１８】 ＤＭＤパネルを用いる場合、原色光ビームが例えばカラーホイールによって順
次に発生され、ＤＭＤパネルによって変調された後、投写装置17〜19によって表
示面20上に順次に投写され、人間の眼によって実際に合成される。カラーホイー
ルの代わりにカラーシャッタあるいはローリングカラーバーも用いることができ
る。 その代わりに、ＲＧＢカラーフィルタパターン又はＡＣＳをも用いることがで
きる。
【００１９】 説明の目的上、変調装置が分割手段４，５と、反射鏡６〜８と、中間レンズ９
と、集光レンズ10〜12と、ＬＣＤパネル13〜15と、ダイクロイックプリズム16と
を有するものと仮定する。
【００２０】 図２はインテグレータ装置３の実施例を線図的に詳細に示している。インテグ
レータ装置３は三角プリズム31を（光路折り曲げ部材として）有しており、この
三角プリズム31は、光学性能を最良とするために、すべての光路非折り曲げ面上
が全内面反射となるようになっている。以後、この三角プリズムをトンネルプリ
ズム31と称する。更に、インテグレータ装置３は、図１の光源装置１，２とトン
ネルプリズム31との間に配置されている２つの平行なインテグレータプレート32
及び33を（インテグレータ部材として）有し、各インテグレータプレートは、光
源装置１，２から放出された光ビームの主光軸に対して垂直な平面に配置されて
いる複数のレンズを有しており、これらレンズは通常のように、例えばマトリク
スの形態で配置することができる。あるいは又、インテグレータ部材は、例えば
正方形入射面及び長方形出射面を有する棒状インテグレータとすることができる
。
【００２１】 特に、図１の反射器２は放物面反射器とすることができ、この場合、ランプ１
の光アークを反射器２の放物面の焦点に配置し、反射器２によって反射された光
ビームが光源装置１，２の中心軸線に対して殆ど平行になるようになっている。
この場合、インテグレータプレート32及び33の寸法は同一とすることができ、イ
ンテグレータプレートのレンズの焦点距離を同一とすることができる。トンネル
プリズム31に最も隣接したインテグレータプレート33の長方形レンズは、インテ
グレータプレート32の対応する長方形レンズの像を無限遠に形成する。従って、
無限遠における液晶パネル13〜15上に像を形成するためのレンズ（図示せず）が
本例の場合、トンネルプリズム31と図１の変調器装置４〜16との間に配置され、
このレンズの焦点距離はこのレンズと液晶表示パネル13〜15との間の距離に等し
く選択される。インテグレータ装置３内で光路折り曲げが行なわれない場合、こ
のレンズはインテグレータプレート33の後方に配置されるか、あるいはインテグ
レータプレート33と一体化されるであろう。トンネルプリズム31を用いることに
よって光路折り曲げが実現され、これによればインテグレータプレート33からの
白色光ビーム特性を変更する必要がない。トンネルプリズム31の入射面の寸法は
インテグレータ部材の出射面、本例の場合、トンネルプリズムに最も隣接したイ
ンテグレータプレートすなわちインテグレータプレート33の出射面の寸法と同一
にするのが好ましい。インテグレータプレート33はトンネルプリズム31に固着す
ることができる。
【００２２】 トンネルプリズム31はガラス体又は合成材料体とすることができる。必要に応
じ、あるいは所望に応じ、トンネルプリズム31の１つ以上の面を光反射層で被覆
することができる。あるいは又、トンネルプリズム31を、反射壁を有する中空プ
リズムとすることができる。
【００２３】 トンネルプリズム31を用いることによって、インテグレータ装置３が、光路折
り曲げ部材をインテグレータプレート32及び33の間に配置する必要なく光ビーム
を折り曲げるので、インテグレータプレート32及び33の間の距離をインテグレー
タプレート32及び33のレンズの所望の個数に応じて選択できる。一方、光ビーム
を折り曲げるもインテグレータプレート32及び33間に配置されていないトンネル
プリズム31は、これに最も隣接したインテグレータプレート33の出射ビームと幾
何学的に等しい、従ってトンネルプリズム31がない場合に等しい長方形の光ビー
ムを発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用し得る投写装置の従来例を線図的に示す。
【図２】 本発明を適用した図１のインテグレータ装置を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｚ Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA09 BA14 2H088 EA14 EA15 HA13 HA23 HA25 HA28 MA20 2H091 FA05 FA21 FA29 FA41 FD01 LA11 MA07

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームを発生する光源装置と、この光源装置からの光ビームを
    一定の長方形の光ビームに変換するインテグレータ装置と、このインテグレータ
    装置からの長方形の光ビームを、表示すべき画像情報で変調する変調器装置と、
    この変調器装置からの長方形の光ビームを表示面上に投写する投写装置とを有す
    る表示装置であって、前記インテグレータ装置が、光路折り曲げ部材と、この光
    路折り曲げ部材及び前記光源装置の間に配置されているインテグレータ部材とを
    具える表示装置において、前記光路折り曲げ部材が、少なくとも１つ又はそれ以
    上の光路非折り曲げ面上で、あるいは、光学性能を最良とするためには、すべて
    の光路非折り曲げ面上で全内面反射が行なわれるようにした三角プリズムを具え
    ていることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示装置において、前記三角プリズムがガラス
    体又は合成材料体を具えていることを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示装置において、前記三角プリズムの１つ以
    上の面が光反射層で被覆されていることを特徴とする表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の表示装置において、前記三角プリズムが、反射
    壁を有する中空プリズムを具えていることを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置において、前記三
    角プリズムの入射面の寸法が前記インテグレータ部材の出射面の寸法と同一であ
    ることを特徴とする表示装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、前記イ
    ンテグレータ部材が棒状インテグレータを有することを特徴とする表示装置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、前記イ
    ンテグレータ部材が２つの互いに平行なインテグレータプレートを有し、これら
    インテグレータプレートの各々が、前記光源装置から放出される光ビームの主光
    軸に対して垂直な平面内に配置されている複数のレンズを有することを特徴とす
    る表示装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の表示装置において、前記三角プリズムに最も隣
    接するインテグレータプレートがこの三角プリズムに固着されていることを特徴
    とする表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置において、前記変
    調器装置が少なくとも１つの表示パネルを有することを特徴とする表示装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の表示装置において、前記変調器装置が、前記
    インテグレータ装置からの長方形の光ビームを長方形の原色光ビームに分割する
    分割手段を有し、この変調器装置がこれら原色光ビームを別々に変調するように
    なっていることを特徴とする表示装置。
JP2001506246A 1999-06-28 2000-06-23 トンネルプリズムが設けられたインテグレータ装置を具える投写形表示装置 Pending JP2003503744A (ja)

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