JP2006317818A - Projection type video display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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、投射型リアプロジェクションテレビ等の光学ユニット、投射型映像表示装置に係わり、色分離手段により分離した色光を、映像表示素子上に走査する技術に関するものである。 The present invention relates to a projection apparatus that projects an image on a screen using an image display element, for example, an optical unit such as a liquid crystal projector apparatus, a reflective image display projector apparatus, a projection type rear projection television, or a projection type image display. The present invention relates to an apparatus, and relates to a technique for scanning color light separated by a color separation unit on an image display element.
従来、白色光源からの光をインテグレータ手段、偏光ビームスプリッタ(Polarization Beam Splitter:PBS)、コリメータレンズを通過させた後、複数のダイクロイックミラーを使用して短冊形状(帯状)のR光,B光及びG光に分離し、分離された各色光をそれぞれ回転多面体を用いて光路を変えて、ライトバルブのそれぞれ異なった場所に同時に照射し、かつ、各色光の短冊形状の照射領域の場所を順次ライトバルブ上で一定方向に移動(「走査」または「スクロ−ル」ともいう)させるようにした単板式の投射型映像表示装置が知られている。この種の技術は例えば特許文献1,特許文献2に記載されている。
Conventionally, after passing light from a white light source through an integrator means, a polarization beam splitter (PBS), and a collimator lens, strip-shaped (band-shaped) R light, B light and a plurality of dichroic mirrors are used. The light is separated into G light, and each separated color light is changed to an optical path by using a rotating polyhedron to irradiate different positions of the light valve at the same time. 2. Description of the Related Art A single-plate projection type image display apparatus is known that is moved in a certain direction on a valve (also referred to as “scanning” or “scroll”). This type of technology is described in, for example,
上記した走査式(スクロール式)の投射型映像表示装置では、例えば特許文献1の図3で示されるように、ライトバルブ上に形成された各色光に対応した3つの短冊形状の照射領域の場所が回転多面体によってスクロールされる。しかし、実際には、構成部品の精度,組立時のバラツキを許容するため、あるいは色分離後の光学系の収差により、ライトバルブ上に形成された各色光の短冊形状照射領域の境界で重なり部分が生じ、つまり混色が生じる。
In the above-described scanning (scrolling) projection-type image display device, for example, as shown in FIG. 3 of
そこで、短冊形状照射領域の境界で生じる混色を低減するために、ライトバルブ上で短冊形状照射領域の重なり(混色)が生じる境界部分の画像表示を黒表示とする技術が例えば特許文献3に記載されている。 Therefore, in order to reduce the color mixture that occurs at the boundary between the strip-shaped irradiation regions, a technique for displaying the image of the boundary portion where the strip-shaped irradiation regions overlap (color mixing) on the light valve is displayed in black is disclosed in, for example, Patent Document 3. Has been.
上記したように、特許文献3では、短冊形状照射領域の重なり(混色)が生じる境界部分の画像表示を黒表示として、混色を低減している。しかし、このためには、境界部分で黒表示するための黒表示信号発生回路やタイミング制御回路が必要となり、コストアップを招く要因となる。また、映像信号処理回路としてIC化されたものを使用する場合には、特許文献3の技術を適用するにはIC開発がともない、加えて、IC化のための費用(例えばマスク費用)も必要となる。 As described above, in Patent Document 3, color mixing is reduced by setting the image display of the boundary portion where the overlapping (color mixing) of the strip-shaped irradiation regions occurs as black display. However, for this purpose, a black display signal generation circuit and a timing control circuit for displaying black at the boundary are necessary, which causes a cost increase. In addition, when using an IC as a video signal processing circuit, IC development is required to apply the technique of Patent Document 3, and in addition, costs for IC integration (for example, mask costs) are also required. It becomes.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、回路的手法を用いることなく、短冊形状照射領域の重なり部分の混色を低減できる投射型映像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to provide a projection display apparatus that can reduce the color mixture of overlapping portions of strip-shaped irradiation areas without using a circuit-like technique.
上記の目的を達成するために、本発明は、投射型映像表示装置であって、白色光源と、前記白色光源の出射光から映像信号に応じた光学像を形成する映像表示素子と、前記白色光源から放射される光束を複数の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された各複数の色光を前記映像表示素子上で移動させる走査手段と、前記映像表示素子から出射された光をカラー映像として投射する投射手段とを有し、前記色分離手段は、出射面に、それぞれ異なる波長域の色光を透過する複数のダイクロイックミラーを配し、前記複数のダイクロイックミラー各々の境界部に全反射ミラーを配し、前記色分離手段の入射面に、前記色分離手段に入射する光束が入射する光学的な穴の開いた入射開口部を配し、前記入射面の入射開口部の外側に、前記ダイクロイックミラー又は前記全反射ミラー殻の反射光束を再び反射する第2の反射ミラーを配するように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is a projection-type image display device, comprising a white light source, an image display element that forms an optical image according to an image signal from light emitted from the white light source, and the white Color separation means for separating a light beam emitted from a light source into a plurality of color lights, scanning means for moving each of the plurality of color lights separated by the color separation means on the video display element, and emitted from the video display element Projection means for projecting the reflected light as a color image, and the color separation means includes a plurality of dichroic mirrors that transmit color lights in different wavelength ranges on the emission surface, and a boundary between each of the plurality of dichroic mirrors. A total reflection mirror is disposed on the surface, and an incident opening having an optical hole through which a light beam incident on the color separation unit is incident is disposed on the incident surface of the color separation unit. Outside To, be configured to dispose the second reflecting mirror again reflects the reflected light beam of the dichroic mirror or the total reflection mirror shells.
本発明によれば、混色を防止できる投射型映像表示装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the projection type video display apparatus which can prevent color mixing can be provided.
以下、本発明の最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, elements having common functions are denoted by the same reference numerals, and description of elements once described is omitted.
以下、図1から図5を用いて、色分離素子としてのカラープリズムと1個の回転多面体を用いた第1の実施例である走査式投射型映像表示装置について説明する。 Hereinafter, a scanning projection type image display apparatus according to a first embodiment using a color prism as a color separation element and one rotating polyhedron will be described with reference to FIGS.
図1は第1の実施例を示す走査式投射型映像表示装置の概略構成図、図2は第1の実施例における写像関係を説明する図、図3は縮小光学系と拡大光学系の光線図、図4は第1の実施例における走査作用を説明する図、図5は第1の実施例における色分離ユニットの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning projection type image display apparatus showing a first embodiment, FIG. 2 is a diagram for explaining a mapping relationship in the first embodiment, and FIG. 3 is a light beam of a reduction optical system and an enlargement optical system. FIG. 4 is a diagram for explaining the scanning action in the first embodiment, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the color separation unit in the first embodiment.
先ず、図1を用いて本実施例による走査式投射型表示装置の構成について説明する。ここで、以下の図示を容易とするため、図1に右手直角座標系を導入する。すなわち、光源ユニット1の光軸方向をZ軸、図1紙面に直交し、紙面裏から紙面表に向かう方向をY軸、YZ軸で形成されるYZ平面に直交する軸をX軸とする。
First, the configuration of the scanning projection display device according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, in order to facilitate the following illustration, a right-handed rectangular coordinate system is introduced in FIG. That is, the optical axis direction of the
図1において、光源11とリフレクタ12(この図では楕円リフレクタ)からなる光源ユニット1から出射した略白色の光束は、リフレクタ12の第2焦点位置近傍に配置されている色分離ユニット2aの入射面に集光し入射する。
In FIG. 1, the substantially white light beam emitted from the
色分離ユニット2aは、光源ユニット1からの光束の偏光方向を所定偏光方向に揃える偏光変換素子21と、出射側方向に断面積が次第に大きくなるインテグレータ素子であるライトパイプ24と、ライトパイプ24からの光をY軸方向(図1紙面に垂直な方向)に配列された3つの短冊形状(帯状)の異なる色光(例えばR光,G光,B光)に分離する色分離素子であるカラープリズム27と、カラープリズム27で形成された3つの短冊形状(帯状)の各色光領域の境界近傍領域から出射する光束をそれぞれ遮光する遮光枠28とからなる。なお、偏光変換素子21は偏光分離プリズム211と1/2波長板212からなる。また、以下、短冊形状(帯状)の色光を「カラーバー」と称する。
The
色分離ユニット2aに入射した光束は、最初に、偏光変換素子21で所定偏光方向(ここではS偏光)に揃えられる。すなわち、偏光分離プリズム211でP偏光とS偏光に分離され、一方の偏光、この図ではP偏光の出射面に配置された1/2波長板212により、偏光状態がS偏光に揃えられる。次に、S偏光に揃えられた光束は、ライトパイプ24で内面反射を繰り返すことで、光量分布の一様化が図られる。なお、ライトパイプ24では、その断面形状が出射側方向に次第に大きくなっているので、入射光のF値よりも出射光のF値が大きくなり、入射光の発散成分を低減することが可能となる。最後に、偏光変換素子21で偏光状態が揃えられ、ライトパイプ24で光量分布の一様化が図られた白色光は、カラープリズム27によりY軸方向に配列された3つの色光(例えばR,G,B光)のカラーバーに分離され出射する。カラープリズム27と遮光枠28の構成および機能については図5を用いて詳細に後述する。
The light beam incident on the
カラープリズム27で分離された3つの色光(偏光状態はS偏光)のカラーバーは、縮小光学系31,光路折り曲げミラー32を介して、更にS偏光を透過する偏光板81でS偏光状態の純度が改善されて、第1PBS51に入射する。第1PBS51に入射したS偏光の光束(カラーバー)は、偏光分離面で反射し、回転多面体4に向かう。第1PBS51を出射したS偏光の光束は、1/4波長板82を通過することで、円偏光に変換され、縮小光学系33を介して回転多面体4に入射する。その過程で、カラープリズム27の出射面に形成された3つの色光のカラーバーは、回転多面体4の手前の空間に縮小光学系31,33によって写像され、空間像(図3参照)が形成される。
The color bars of the three colored lights (polarized state is S-polarized light) separated by the
該空間像は、回転多面体4の表面の反射面41で反射し、光路を折り返す。1/4波長板82を再び通過することで、円偏光はP偏光に変換されるので、今度は、第1PBS51を透過する。第1PBS51を透過した光束は、1/2波長板83によりS偏光に変換される。そして、第2PBS52に入射したS偏光の光束は、偏光分離面で反射し、映像表示素子6に入射する。この過程で、回転多面体4の手前の空間に形成された空間像は、回転多面体4の反射面41で鏡面像(図示せず)が形成され、該鏡面像が拡大光学系33(ここでは光線方向が逆となるので拡大光学系として機能する)で拡大されて映像表示素子6上に写像される。
The aerial image is reflected by the
映像表示素子6の各画素で反射する光線は、各画素がONの場合は、偏光状態がP偏光に変換されるので、今度は、第2PBS52を透過し投射レンズ7でスクリーン(図示せず)等に拡大投射される。また、各画素がOFFの場合は、偏光状態がS偏光のままなので、再び、第2PBS52の偏光面で反射し、光束はスクリーン等に拡大投射されない。なお、84はP偏光を透過させる偏光板である。
The light beam reflected by each pixel of the
次に、上記したカラープリズム27の出射面に形成された3つの色光のカラーバー(物体)と、空間像と、鏡面像と、映像表示素子6上の写像との関係について図2、図3を用いて説明する。なお、図2では、光軸方向から見た物体及び像の大きさを模式的に示している。また図3(a)はカラープリズムの出射面から映像表示素子までの光線図、図3(b)は回転多面体の反射面近傍の拡大図である。
Next, the relationship among the color bars (objects) of the three color lights formed on the exit surface of the
図2,図3において、カラープリズム27の出射面に形成されたカラーバー(物体)200の像(縮小像)は、縮小光学系31,33と光路折り曲げミラー32と第1PBS51により回転多面体4の手前の空間に空間像300として形成される。この様子が図3(b)の光線図に示されている。回転多面体4の反射面41により空間像300の鏡面像400が反射面41の裏側に形成されるが、回転多面体4が回転することで反射面41も回転し入射角度が変化するので、鏡面像400は移動(走査)して走査空間像となる。さらに、拡大光学系33(縮小光学系の一部を兼用)と第2PBS52により、走査空間像の拡大像600を映像表示素子6に形成する。最後に、映像表示素子6で変調作用を受けたカラー映像は投射装置としての投射レンズ7により、スクリーン等の投射面に拡大投射される。
2 and 3, an image (reduced image) of the color bar (object) 200 formed on the exit surface of the
なお、ここで縮小光学系と拡大光学系と説明したが、拡大光学系と縮小光学系の組合せでも写像関係上は問題ないが、縮小光学系と拡大光学系の組合せとすることで、回転多面体4の反射面41の近傍にできる空間像を小さくできるので、その結果、回転多面体4を小さくできる利点がある。
Although the reduction optical system and the enlargement optical system have been described here, there is no problem in the mapping relationship even when the enlargement optical system and the reduction optical system are combined, but by using the combination of the reduction optical system and the enlargement optical system, a rotating polyhedron Since the aerial image formed in the vicinity of the four reflecting
次に、図4を用いて、走査作用について説明する。図4(a)は反射面41による鏡面像の説明図、図4(b)はカラーバーの走査を模式的に示したものである。反射面41の手前に、物体(空間像)を置くと、反射面41から物体までの距離Aと同じ距離で反射面41の裏側に鏡面像が形成される。ところで、反射面41は回転多面体4の表面に配置しているので、回転多面体4の回転によって反射面41の角度が変化する。例えば、反射面41がθ回転すると、反射光はその倍で2θ変化する。このとき、反射光は図4で点線で引いた線と鏡面像との交点位置から、あたかも出射した光線に重なる。従って、反射面41の角度を連続して変えれば、鏡面像の異なる位置から連続した光線が出射することとなる。即ち、反射面41の角度を変えることで、図4(b)のように、光の走査(スクロール)が実現できる。なお、ここで述べた回転角度とは、回転多面体4の反射面41の1面あたりでの回転角度である。例えば、反射面41を12面とすると360度/12=30度、従って、回転角度は±15度である。回転多面体4全体では、この回転角度の繰り返しとなる。
Next, the scanning action will be described with reference to FIG. FIG. 4A is an explanatory diagram of a specular image by the reflecting
次に、図5を用いてカラープリズム27と遮光枠28の構成および機能について説明する。
Next, the configuration and function of the
図5(a)は、図1で述べた色分離ユニット2aから、ライトパイプ24とカラープリズム27と遮光枠28を抜き出して示したYZ断面構成図である。図5(a)において、ライトパイプ24に入射した光束は、ライトパイプ24で内面反射を繰り返すことで光量分布が一様化され、カラープリズム27に入射する。カラープリズム27は、X軸方向に細長いダイクロイックプリズムがY軸方向に積層されたもので、第1の色光を透過しそれ以外の色光を反射する第1ダイクロイック面271と、第2の色光を透過しそれ以外の色光を反射する第2ダイクロイック面272と、第3の色光を透過しそれ以外の色光を反射する第3ダイクロイック面273とからなる。ライトパイプ24で一様化された白色光は、第1ダイクロイック面271により第1の色光が分離される。次に、第1ダイクロイック面で反射した色光は、第2ダイクロイック面272により第2の色光が分離される。さらには、第2ダイクロイック面で反射した色光は、第3ダイクロイック面273により第3の色光が分離される。
FIG. 5A is a YZ sectional configuration diagram showing the
このように色分離されたカラーバーは、先に説明したように、回転多面体4による走査作用と、回転多面体4の前後の縮小光学系及び拡大光学系により、映像表示素子6上に写像される。
The color bar thus color-separated is mapped onto the
しかしながら、回転多面体4の前後の縮小光学系と拡大光学系において、収差が無いことはありえない。従って、第1の色光の像の一部と、第2の色光の像の一部が、映像表示素子6上で重なる。同様に、第2の色光の像の一部と、第3の色光の像の一部が、映像表示素子6上で重なる。さらには、第3の色光の像の一部と、第1の色光の像の一部が、映像表示素子6上で重なる。なお、第3の色光の像の一部と、第1の色光の像の一部の重なりとは、回転多面体4の相隣接する異なる反射面41で反射した色光の重なりをいう。また、先の図4では、回転多面体41の反射面の角度変化でその走査作用を説明したが、回転多面体4では当然その回転作用によって光線が反射する位置(空間像からの距離)も変化するので、厳密には、回転作用時には写像関係がくずれるので、この点でもカラーバー同士が、映像表示素子6上で重ならないことは不可能である。
However, the reduction optical system and the enlargement optical system before and after the
そこで、本実施例では、カラープリズム27の出射側に遮光枠28を設けている。図5(b)はZ軸方向からみた遮光枠28の出射面形状を示す。遮光枠28は、図5(b)に示すように、カラーバー200の第1の色光2001と第2の色光2002との間、および第2の色光2002と第3の色光2003との間に、映像表示素子6上での重なり(混色)を防止する所定の幅T2を有する遮光部を備えている。また、走査により、第1の色光2001と第3の色光2003との間で重なり(混色)が生じるので、第1の色光2001のカラーバーおよび第3の色光のカラーバーの両外側にも、少なくとも所定の幅T1,T3を有する遮光部(点線の範囲)が設けられている。T1,T2,T3は次の数1の式を満足する。
Therefore, in this embodiment, a
T1+T3≧T2 ・・・(数1)
但し、T1,T3≧0
例えば、幅T1と幅T3の和が幅T2以上であれば、第1の色光2001のカラーバーと第3の色光のカラーバーの間の混色を防止できるので、例えばT3=0としてT1≧T2としてもよい。しかし、T1=T3≧T2とするのが作りやすさの点から好ましい。なお、図5(b)において、カラープリズム27の外形形状を点線で示している。
T1 + T3 ≧ T2 (Equation 1)
However, T1, T3 ≧ 0
For example, if the sum of the width T1 and the width T3 is equal to or greater than the width T2, color mixing between the color bar of the
このように、本実施例によれば、収差等で各カラーバーの映像表示素子6面での像が広がっても、各色の重なりを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when an image on the surface of the
すなわち、本実施例によれば、特許文献3で必要であった、短冊形状照射領域の重なり(混色)が生じる境界部分の画像表示を黒表示するための黒表示信号発生回路やタイミング制御回路を必要としないので、大きなコストアップを招くことがなく、また、IC開発も不要であり、比較的容易に短期間に製品開発を行うことができる。 That is, according to the present embodiment, the black display signal generation circuit and the timing control circuit for displaying the image of the boundary portion where the overlapping (color mixing) of the strip-shaped irradiation areas required in Patent Document 3 is displayed. Since it is not necessary, there is no significant increase in cost, and no IC development is required, so that product development can be performed relatively easily in a short time.
上記した第1の実施例では、カラーバーの第1の色光と、第2の色光と、第3の色光のそれぞれの間に、遮光部を設けることで、収差等で各カラーバーの映像表示素子6面での像が広がっても、各色の重なりを防止するものである。しかしながら、遮光枠28の遮光部により光束を遮光しており、その分、光量が低下する。
In the first embodiment described above, by providing a light-shielding portion between the first color light, the second color light, and the third color light of the color bar, video display of each color bar due to aberration or the like. Even if the image on the surface of the
この光量低下は、特許文献3の場合でも生じる。特許文献3では、カラーバーの映像表示素子6面での各色光の重なりがあっても、その該当箇所の各画素を黒表示(OFF)とするものである。しかしながら、強制的に黒表示するということは、本来、映像表示素子6に到達した光束が、投射レンズ7から出射できない訳であり、その分、光量が低下する。
This reduction in the amount of light occurs even in the case of Patent Document 3. In Patent Document 3, even if there is an overlap of each color light on the surface of the
以下、混色を低減しながら、光量低下を低減する第2の実施例について、図6,図7を用いて説明する。 Hereinafter, a second embodiment for reducing the light amount reduction while reducing the color mixture will be described with reference to FIGS.
図6は第2の実施例における色分離ユニットの概略構成図、図7は第2の実施例を示す走査式投射型映像表示装置の概略構成図である。図7から明らかなように、本実施例は、第1の実施例において、色分離ユニット2aに代えて、色分離ユニット2bを用いたものである。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a color separation unit according to the second embodiment, and FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a scanning projection type image display apparatus according to the second embodiment. As is apparent from FIG. 7, this embodiment uses a
先ず、図6を用いて、本実施例での色分離ユニットの構成について説明する。図6の(a)図は色分離ユニットのYZ断面構成図、その(b)図は色分離ユニットを構成するライトパイプの入射面を示す図である。 First, the configuration of the color separation unit in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a sectional view of the color separation unit taken along the YZ plane, and FIG. 6B is a view showing an incident surface of the light pipe constituting the color separation unit.
図6(a)において、色分離ユニット2bは、光源ユニット1からの光束の偏光方向を所定偏光方向に揃える偏光変換素子21と、出射側方向に断面積が次第に大きくなるインテグレータ素子であるライトパイプ24と、ライトパイプ24の出射側に設けられ、ライトパイプ24からの光をY軸方向に配列された3つの異なる色光(第1の色光2001,第2の色光2002,第3の色光2003)のカラーバーに分離する色分離素子であるダイクロイックミラー25と、ダイクロイックミラー25の間に設けられた白色光を反射する全反射ミラー26とからなる。
6A, the
ダイクロイックミラー25は、第1の色光のみを透過しその他の色光を反射するダイクロイックミラー251と、第2の色光のみを透過しその他の色光を反射するダイクロイックミラー252と、第3の色光のみを透過しその他の色光を反射するダイクロイックミラー253とで構成される。また、全反射ミラー26はダイクロイックミラー251と252の間,ダイクロイックミラー252と253の間およびダイクロイックミラー251と253の両外側にそれぞれ配置されている。第1の実施例では、遮光枠28で混色を低減したが、本実施例では、遮光枠28の遮光部に対応する部分に全反射ミラー26を設けて、混色を低減するものである。
The
さらに、ライトパイプ24の入射側には、光学的な穴の開いた入射開口231と、入射開口232以外の領域に対応して設けられた全反射ミラー232を有する入射板23が配置されている。全反射ミラー232は、ダイクロイックミラー251,252,253及び全反射ミラー26で反射した光束を再びライトパイプ24の出射側に反射するものである。
Further, an
次に、図7を用いて、本実施例の機能について述べる。図7は先に説明した図1の走査式投射型映像表示装置と色分離ユニット以外は同じなので、その重複する説明を省略する。 Next, the function of this embodiment will be described with reference to FIG. Since FIG. 7 is the same as the above-described scanning projection type video display apparatus of FIG. 1 except for the color separation unit, the overlapping description is omitted.
図7において、光源ユニット1から出射した白色光束は、色分離ユニット2bの入射板23の入射開口231に入射する。入射した光束は、ライトパイプ24で内面反射を繰り返すことで光量分布の一様化が図られる。一様化された白色光束のうち、第1のダイクロイックミラー251に到達した第1の色光2001は、カラーバーの一部として第1のダイクロイックミラー251から出射する。同様に、一様化された白色光束のうち、第2のダイクロイックミラー252に到達した第2の色光2002は、カラーバーの一部として第2のダイクロイックミラー252から出射する。同じく、一様化された白色光束のうち、第3のダイクロイックミラー253に到達した第3の色光2003は、カラーバーの一部として第3のダイクロイックミラー253から出射する。
In FIG. 7, the white light beam emitted from the
上記の組合せ以外、例えば、一様化された白色光束のうち、第1のダイクロイックミラー251に到達した第2の色光と第3の色光は、第1のダイクロイックミラー251で反射し、ライトパイプ24の入射側に戻る。同様に、一様化された白色光束のうち、第2のダイクロイックミラー252に到達した第1の色光と第3の色光は、第2のダイクロイックミラー252で反射し、ライトパイプ24の入射側に戻る。同じく、一様化された白色光束のうち、第3のダイクロイックミラー253に到達した第1の色光と第2の色光は、第3のダイクロイックミラー253で反射し、ライトパイプ24の入射側に戻る。
Other than the above combinations, for example, the second color light and the third color light that reach the first
さらに、一様化された白色光束のうち、全反射ミラー26に到達した第1の色光と第2の色光と第3の色光も、全反射ミラー26で反射し、ライトパイプ24の入射側に戻る。
Further, the first color light, the second color light, and the third color light that have reached the
入射側に戻された光束のうち、一部の光束は入射開口231を通過し光源ユニット1側に戻ってしまうが、大部分の光束は入射開口以外の領域に対応して設けられた全反射ミラー232で反射し、再び、ライトパイプ24の出射面に到達する。以下、この繰り返しとなる。
Of the light flux returned to the incident side, a part of the light flux passes through the
大部分の光束が、入射板23の全反射ミラー232で再び反射するとしたのは、ライトパイプ24の出射側で既に、光量分布の一様化が図られているので、反射して入射板23に到達した光束も一様化しているので、入射開口231と全反射ミラー232の面積比で反射するからである。
The reason why most of the light beam is reflected again by the
このように、本実施例の色分離ユニット2bは、各色光の境の光をリサイクルすることで光量の劣化を抑えるとともに、カラーバーの間に遮光を設けることで、混色を防止している。
As described above, the
尚、本実施例では、図6(b)に示したように、入射開口231は2つ設けているが、これは、図7に示した色分離ユニット2aの入射側に偏光変換素子21を設けているからである。偏光変換素子21に入射した自然光(白色光)は、P偏光とS偏光に分離され、本実施例では、P偏光の出射面に1/2波長板212を配置し、S偏光に揃えている。
In this embodiment, as shown in FIG. 6B, two
以上の説明では、全反射ミラー26は、ダイクロイックミラー251と252の間,およびダイクロイックミラー252と253の間のみならず、ダイクロイックミラー251と253の両外側にも設けたが、本実施例はこれに限定されるものではない。ダイクロイックミラー251と253の両外側の全反射ミラーは走査によって生じる第1の色光のカラーバーと第3の色光のカラーバーの混色を防ぐためのものであり、ダイクロイックミラー251あるいはダイクロイックミラー253のいずれか一方の外側に所定幅の全反射ミラーを設けるようにしてもよい。また、第1の色光のカラーバーと第3の色光のカラーバーの混色を防ぐためには、第1の色光のカラーバーの幅と第3の色光のカラーバーの幅を小さくしてもよい。この場合には、ダイクロイックミラー251と253の幅(Y軸方向)を小さくし、両外側の全反射ミラーを省略し、その分色分離ユニットのY軸方向の内径を小さくするようにしてもよい。
In the above description, the
勿論、第1の実施例の遮光枠と本実施例の全反射ミラーを適宜組み合わせて用いても良いことはいうまでもない。 Of course, it goes without saying that the light shielding frame of the first embodiment and the total reflection mirror of this embodiment may be used in appropriate combination.
図8を用いて、第3の実施例での色分離ユニット2cについて説明する。 The color separation unit 2c in the third embodiment will be described with reference to FIG.
図6に示した実施例2との違いは、偏光変換素子21の位置であり、本実施例では、偏光変換素子21を入射板23と出射側のダイクロイックミラー251,252,253の間に配置したことである。従って、入射開口231は1個となる。それ以外の作用や効果は、実施例2と同様である。
The difference from the second embodiment shown in FIG. 6 is the position of the
また、実施例2や本実施例で共通であるが、色分離ユニット2cの出射側に設けた全反射ミラー26は、蒸着で形成しても良いし、金属ミラーでも形成しても良い。
Further, as is common in the second embodiment and the present embodiment, the
また、1枚のガラスに各色光用のダイクロイックミラー251,252,253を蒸着する場合は、各色が直接隣り合うので、その蒸着範囲を厳密に制御しなければならなかったが、本実施例によれば、全反射ミラー26をそれぞれの色用のダイクロイックミラー251,252,253を蒸着する場合は、各色光用のダイクロイックミラー251,252,253の蒸着範囲を厳密に設定しなくとも良いという効果が得られた。即ち、後から、或いは、先に、全反射ミラー26も各色のダイクロイック膜の間に蒸着するからである。
In addition, when the
尚、全反射ミラー26は、蒸着でなく金属ミラーを別体で配置することでも、上記の効果は得られる。
The
1…光源ユニット、11…光源、12…リフレクタ、2a,2b,2c…色分離ユニット、21…偏光変換素子、211…偏光分離プリズム、212…1/2波長板、23…入射板、231…入射開口、232…全反射ミラー、24…ライトパイプ、25,251,252,253…ダイクロイックミラー、26…全反射ミラー、27…カラープリズム、28…遮光枠、31,33…縮小光学系、32…光路折り曲げミラー、33…拡大光学系(光路共通化による兼用)、4…回転多面体、51…第1PBS、52…第2PBS、6…映像表示素子、7…投射レンズ、81…偏光板、82…1/4波長板、83…1/2波長板、84…偏光板。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記白色光源の出射光から映像信号に応じた光学像を形成する映像表示素子と、
前記白色光源から放射される光束を複数の色光に分離する色分離手段と、
前記色分離手段により分離された各複数の色光を前記映像表示素子上で移動させる走査手段と、
前記映像表示素子から出射された光をカラー映像として投射する投射手段とを有し、
前記色分離手段は、
出射面に、それぞれ異なる波長域の色光を透過する複数のダイクロイックミラーを配し、
前記複数のダイクロイックミラー各々の境界部に全反射ミラーを配し、
前記色分離手段の入射面に、前記色分離手段に入射する光束が入射する光学的な穴の開いた入射開口部を配し、
前記入射面の入射開口部の外側に、前記ダイクロイックミラー又は前記全反射ミラー殻の反射光束を再び反射する第2の反射ミラーを配するように構成したことを特徴とする投射型映像表示装置。 A white light source,
An image display element that forms an optical image according to an image signal from the light emitted from the white light source;
Color separation means for separating a light beam emitted from the white light source into a plurality of color lights;
Scanning means for moving each of the plurality of color lights separated by the color separation means on the video display element;
Projecting means for projecting light emitted from the image display element as a color image;
The color separation means includes
A plurality of dichroic mirrors that transmit colored light in different wavelength ranges are arranged on the emission surface,
Arranging a total reflection mirror at the boundary of each of the plurality of dichroic mirrors,
An incident opening having an optical hole through which a light beam incident on the color separation unit is incident is disposed on the incident surface of the color separation unit.
2. A projection type image display apparatus comprising: a second reflection mirror that reflects the reflected light beam of the dichroic mirror or the total reflection mirror shell again outside an incident opening of the incident surface.
前記色分離手段の出射面から出射された各複数色の光の空間像を形成する縮小光学系と、
前記空間像の近傍に配置した、鏡の角度を変えることで走査空間像を形成する回転多面体と、
前記走査空間像の拡大像を前記映像表示素子上に形成する拡大光学系と、
により構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の投射型映像表示装置。 The scanning means includes
A reduction optical system for forming a spatial image of light of each of the plurality of colors emitted from the emission surface of the color separation means;
A rotating polyhedron that forms a scanning aerial image by changing the angle of a mirror disposed in the vicinity of the aerial image;
An enlarged optical system for forming an enlarged image of the scanning space image on the image display element;
The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device is configured as described above.
5. The projection type image display apparatus according to claim 4, wherein the reduction optical system and the enlargement optical system are configured to share a part of each optical path.
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