JP2009014968A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学変調素子に付着した塵埃の表示画像への影響を最小限とする投射型表示装置を提供する。
【解決手段】３枚の光学変調素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ色に分解された各色光を各々３枚の光学変調素子に入射させる照明手段と、前記各光学変調素子に入射させた各色光を映像信号に応じて変調した後、各変調光を合成し拡大投射する投射手段とを有する光学ユニットを備えた投射型表示装置である。光学ユニットは、Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面が下向きに配置されており、照明手段である光源からの投射光に対して４５°の角度でダイクロイックミラーが配置されており、前記ダイクロイックミラーで分離されたＧ色光は、偏光ビームスプリッタプリズム又はダイクロイックミラー又は反射ミラーを介して前記Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面に垂直に入射する構成とされていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光学変調素子を備えた投射型表示装置に関する。より具体的には、光学変調素子の防塵に関する。

従来より、投射型表示装置や背面投射型表示装置が広く実用化されている。

投射型表示装置は光学ユニットを備えている。光学ユニットは、３枚の光学変調素子（例えば液晶パネル）と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）色に分解された各色光を前記各光学変調素子に入射させる照明手段とを備えている。さらに前記各光学変調素子に入射させた各色光を映像信号に応じて変調した後、各変調光を合成し拡大投射する投射手段を備えている。

背面投射型表示装置は、前記光学ユニットと前記光学ユニットから拡大投射された投射光を結像させるスクリーンとを備えている。

前述の３枚の光学変調素子を用いた投射型表示装置及び背面投射型表示装置に使用される光学変調素子としては、光源からの投射光を透過させて映像信号に応じて変調させる透過型光学変調素子が使用されている。又は光源からの投射光を反射させて映像信号に応じて変調させる反射型光学変調素子が使用されている。

投射型表示装置は、光学変調素子に光源からの投射光を入射させて映像信号に応じて変調させ、投射手段によってスクリーン上に拡大投射する方式である。

近年、表示領域が０．５〜１．３インチの光学変調素子の変調光を４０インチから１００インチ程度に拡大投射するスクリーンを備えた背面投射型表示装置が多く製品化されている。例えば０．７インチの光学変調素子を備え、画面サイズが７０インチである背面投射型表示装置の場合、前記０．７インチの光学変調素子の映像はスクリーン上で約１００倍に拡大されることなる。

投射型表示装置においては表示画像の高輝度化が求められており、光学変調素子は入射光の高輝度化によって、その温度上昇が性能劣化の原因となるため、冷却が不可欠である。

そこで光学ユニットが格納された筐体に開口部を設置し、その開口部から外気を導入し、さらに冷却ファンによって前記光学変調素子に冷却風を送風して冷却を行う方法が一般的に行われている。

前記開口部には防塵フィルタが設置され、塵埃の筐体内部への浸入を防ぐ構造となっているが、ほぼ全てを除去することは困難である。

そのため、前記光学変調素子の表示画像面上に付着する場合がある。

仮に、光学変調素子の表示画像面上に５０μｍ程度の塵埃が付着したとすると、前述の表示領域が０．７インチの光学変調素子の変調光を７０インチに拡大投射する背面投射型表示装置の場合、５０μｍの塵埃は約１００倍の５ｍｍに相当する。

投射型表示装置における光学変調素子の表示画像面上には、透過型光学変調素子の場合は入射側及び出射側両面に、反射型光学変調素子の場合は入出射面側となる面に通常防塵ガラスが貼付されている場合が多い。その場合、光学変調素子の表示画像面には塵埃は直接付着せず、スクリーン上でフォーカスが合わない構造となっている。

しかしながら防塵ガラス上の厚さは、付着した塵埃がスクリーン上に結像しない厚さとすることは光学設計上難しく、付着した塵埃はフォーカスが合わない不鮮明な画像としてスクリーン上に表示され、表示画像の品位を低下させることとなる。

この問題の対策として、パネル冷却用ファンを強風モードで作動させて付着した光学変調素子の表示画像面上に付着した塵埃を除去する投射型表示装置がある（特許文献１、特許文献２）。

また、外部よりダクトを通して空気を供給し、光学変調素子の表示画像面に吹き付けて塵埃を除去する投射型表示装置（特許文献３）、光学変調素子を加震させて塵埃を表示画像面から離脱させる投射型表示装置がある（特許文献４）。

また、反射型光学変調素子の液晶表示面を、反射型光学変調素子と偏光ビームスプリッタ（以降ＰＢＳと表記）プリズムとを弾性パッキンを用いて密閉することで塵埃の付着を防止する反射型光学変調素子を用いた投射型表示装置がある（特許文献５）。

特開２００２−６２８３号公報 特開２００２−３５０８０６号公報 特開２００５−６２３１０号公報 特開２００６−２５９１１１号公報 特開２００５−１８９８００号公報

しかしながら、前述の特許文献１から同４における投射型表示装置は、光学変調素子の表示画像面上に付着した塵埃の除去を目的としているが、上記手段を用いても除去できない塵埃が付着する場合がある。

前記各特許文献における手段を用いて光学変調素子の表示画像面上に付着した塵埃を除去しても、長期間装置を稼動しないと前記塵埃除去手段が作動しないため、筐体内部に存在する塵埃が光学変調素子に再度付着、蓄積する場合がある。また長期間蓄積した塵埃は上記除去手段を使用しても除去できない状態となる場合がある。

よって、装置を稼動していない時に、塵埃を光学変調素子の表示画像面上になるべく付着、蓄積させないことが望まれている。

また、前述の特許文献５における投射型表示装置は防塵部材を設置して反射型光学変調素子の表示画像面に塵埃が付着するのを防ぐ点において効果がある。しかし、反射型光学変調素子の表示画像面を密閉する構造となるため、照射された光による光学変調素子の温度上昇が問題となり、冷却を考慮すると密閉が困難な場合がある。

透過型光学変調素子を用いた投射型表示装置においても、前述の特許文献５における防塵部材を使用し、各透過型光学変調素子の入射側及び出射側の表示画像面と光学変調素子前後に配置される偏光板との間を防塵部材にてそれぞれ密閉する方法も考えられる。

しかしながら、前述の特許文献５における反射型光学変調素子を使用した場合と同様、照射された光による透過型光学変調素子又は偏光板の温度上昇が問題となる場合がある。特に入射側は、透過型光学変調素子又は偏光板の温度上昇が一般的に出射側よりも大きくなる。そのため、温度上昇による種々の問題発生を回避するべく、防塵パッキンによる密閉を行わず、塵埃を光学変調素子の表示画像面上になるべく付着、蓄積させないことが望まれている。

そこで本発明は、光学ユニット内において光学変調素子を適切に配置することで、光学変調素子に付着した塵埃の表示画像への影響を最小限とする投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
３枚の光学変調素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ色に分解された各色光を各々３枚の光学変調素子に入射させる照明手段と、前記各光学変調素子に入射させた各色光を映像信号に応じて変調した後、各変調光を合成し拡大投射する投射手段とを有する光学ユニットを備えた投射型表示装置であって、
光学ユニットは、Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面が下向きに配置されており、
前記光学ユニットは、照明手段である光源からの投射光に対して４５°の角度でダイクロイックミラーが配置されており、前記ダイクロイックミラーで分離されたＧ色光は、偏光ビームスプリッタプリズム又はダイクロイックミラー又は反射ミラーを介して前記Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面に垂直に入射する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、光学ユニット内においてＧ色用の光学変調素子を適切に配置することで、各光学変調素子に付着した塵埃が表示画像へ及ぼす影響を低減した投射型表示装置を提供することができる。

以下、本発明に係る投射型表示装置の実施形態を説明する。

この投射型表示装置は光学ユニットを備えている。前記光学ユニットは、３枚の光学変調素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ色に分解された各色光を各々３枚の光学変調素子に入射させる照明手段と、前記各光学変調素子に入射させた各色光を映像信号に応じて変調した後、各変調光を合成し拡大投射する投射手段とを有する。

つまり、通例の投射型表示装置と略同様の構成とされているが、光学ユニットにおけるＧ色用の光学変調素子の表示画像面が下向きに配置されている。そして、前記光学ユニットは、光源からの投射光に対して４５°の角度でダイクロイックミラーが配置されている。さらに前記ダイクロイックミラーで分離されたＧ色光は、偏光ビームスプリッタプリズム又はダイクロイックミラー又は反射ミラーを介して前記Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面に垂直に入射する構成とされていることを特徴とする。

詳細は後述するが、光学変調素子にスクリーン上で目視できる同一の塵埃が付着した場合、人間の比視感度によって、Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面に付着した塵埃はスクリーン上で他色用の光学変調素子の表示画像面に付着した塵埃よりも相対的に目立つ。

上記構成の投射型表示装置は、Ｇ色用の光学変調素子がその表示画像面を下向きに配置している。そのため、装置が稼動していない時に装置内部に存在する塵埃が付着、蓄積することによる光学変調素子の表示画像面への付着量を他色用の光学変調素子よりも少なくすることができ、表示画像へ及ぼす影響を低減することができる。

以下、各実施形態に分けて更に詳しく本発明の投射型表示装置を説明する。

＜実施形態１＞
図１は本発明を適用できる第一の実施形態として、投射型表示装置Ｄ１の概略構成を示すものである。

投射型表示装置Ｄ１は光学ユニット５０１、筐体６０１によって構成され、光学ユニット５０１から拡大投射された投射光Ｌ１０が装置前方に設置されたスクリーン（不図示）に投影され、画像を表示する構造となっている。

本実施形態においては、光学変調素子として反射型の液晶パネルを用いた例について説明する。

光学ユニット５０１は、光源（照明手段）１及び投射光の偏光方向を同一方向に揃えるＰＳ変換素子２、ＰＢＳプリズム１１、１２、１３、液晶パネル６、８、１０、位相板（１／４波長板）５、７、９を備えている。さらに光学素子４、１４、ダイクロイックミラー３、投射レンズ（投射手段）１５を備えている。

光学ユニット５０１における光学系の概略について説明する。

図１に示すように、光源１から出射した白色光はＰＳ変換素子２によって同一偏光方向に揃えられた白色光Ｌ１として、ダイクロイックミラー３へ入射する。

ダイクロイックミラー３は前記光源１からの白色光Ｌ１をＲ、Ｂ色光Ｌ２とＧ色光Ｌ７とに分離し、Ｒ、Ｂ色光Ｌ２は透過させ、Ｇ色光Ｌ７は反射させる。

Ｒ、Ｂ色光Ｌ２について説明する。

前記ダイクロイックミラー３を透過したＲ、Ｂ色光Ｌ２は、前記光学素子４へ入射する。

光学素子４は前記ダイクロイックミラー３によって分離されたＲ、Ｂ色光Ｌ２の内、Ｒ色光成分のみ偏光方向を９０度回転させる波長選択性光学素子であり、前記Ｒ、Ｂ色光Ｌ２は光学素子４を透過した時点で、Ｂ色光Ｌ３とＲ色光Ｌ４とに分離される。

ここで、Ｒ色用となるＲ色光Ｌ４は、Ｇ色光Ｌ７及びＢ色光Ｌ３と偏光方向が９０度異なる光線となる。

ＰＢＳプリズム１１は、前記Ｂ色光Ｌ３及びＲ色光Ｌ４が入射し、Ｂ色用となるＢ色光Ｌ３の偏光方向は反射し、Ｒ色用となるＲ色光Ｌ４の偏光方向は透過するようにＰＢＳ膜が設定されている。

前記ＰＢＳプリズム１１で反射したＢ色光Ｌ３はＢ色用の１／４波長板５を透過し、Ｂ色用の液晶パネル６へ入射する。

Ｂ色光Ｌ３は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板５を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ５として出射し、前記ＰＢＳプリズム１１へ入射する。

ここで１／４波長板５は、前記液晶パネル６が映像信号に応じて出射する変調光Ｌ５の位相のズレを補償し、前記Ｒ色光Ｌ４及び変調光Ｌ５の光軸を中心として回転調整可能な構造となっており、画像のコントラストを調整する。

同様に、前記ＰＢＳプリズム１１を透過したＲ色光Ｌ４はＲ色用の１／４波長板７を透過し、Ｒ色用の液晶パネル８へ入射する。

Ｒ色光Ｌ４は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板７を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ６として出射し、前記ＰＢＳプリズム１１へ入射する。

前記ＰＢＳプリズム１１は、９０度回転した前記変調光Ｌ５の偏光方向においては透過するように設定されており、前記変調光Ｌ５はＰＢＳプリズム１３方向へと前記ＰＢＳプリズム１１を透過する。

さらに前記ＰＢＳプリズム１１は、前記変調光Ｌ６の偏光方向においては反射するように設定されており、前記変調光Ｌ６はＰＢＳプリズム１３方向へと前記ＰＢＳプリズム１１によって反射する。

ここで１／４波長板７は、前記１／４波長板５と同様に前記変調光Ｌ６の光軸を中心として回転調整可能な構造となっている。

光学素子１４はＢ色光成分のみ偏光方向を９０度回転させる波長選択性光学素子である。

前記光学素子１４を透過することで、前記変調光Ｌ５はその偏光方向が９０度回転し前記変調光Ｌ６と同一偏光方向となり、前記変調光Ｌ６はその偏光方向は変わらず前記ＰＢＳプリズム１３へそれぞれ入射する。

前記ダイクロイックミラー３によって反射したＧ色光Ｌ７について説明する。

前記ダイクロイックミラー３によって反射したＧ色光Ｌ７は、まずＰＢＳプリズム１２へ入射する。

ＰＢＳプリズム１２は、前記Ｇ色光Ｌ７の偏光方向においては透過するように設定されており、前記Ｇ色光Ｌ７は前記ＰＢＳプリズム１２によって反射後、Ｇ色用の１／４波長板９を透過し、Ｇ色用の液晶パネル１０へ入射する。

Ｇ色光Ｌ７は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板９を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ８として出射し、前記ＰＢＳプリズム１２へ入射する。

前記ＰＢＳプリズム１２は、９０度回転した前記変調光Ｌ８の偏光方向においては反射するように設定されており、前記変調光Ｌ８はＰＢＳプリズム１３方向へ反射する。

ここで前記１／４波長板９は、前記１／４波長板５、７と同様に前記変調光Ｌ８の光軸を中心として回転調整可能な構造となっている。

ＰＢＳプリズム１３は合成用プリズムであり、ＰＢＳプリズム１１側からの変調光Ｌ５、Ｌ６の偏光方向では反射、ＰＢＳプリズム１２側からの変調光Ｌ８の偏光方向では透過するように設定されている。

前記ＰＢＳプリズム１３によって、変調光Ｌ５、Ｌ６、Ｌ８は合成され投射レンズ１５へと出射され（Ｌ９）、前記投射レンズ１５によって拡大投射（Ｌ１０）される。

前記投射レンズ１５から出射された投射光（Ｌ１０）はスクリーン（不図示）に投影される。

本実施形態のダイクロイックミラー３は、前記ダイクロイックミラー３で反射したＧ色光Ｌ７が地上面７００に対して上方へと投射され、透過するＲ、Ｂ色光Ｌ２が水平方向へ投射されるように、その色分離面の向きを配置している。すなわち、ダイクロイックミラー３の色分離面は地上面７００に対し、約４５度の角度となるように配置されている。

前記ＰＢＳプリズム１２は前記Ｇ色光Ｌ７の偏光方向においては透過するように設定されており、前記Ｇ色光Ｌ７はそのまま上方へと透過し、液晶パネル１０へ入射する。

これにより、前記液晶パネル１０は前記Ｇ色光Ｌ７の入射する方向、つまり表示画像面が下向き（図中Ｖ方向）に配置した取付構造となる。

ところで、一般的に人間は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長の光を感ずることが可能であるが、光の波長によりその感度が異なる。ＣＩＥ（国際照明委員会）が定めた標準分光比視感度によれば、人間の目は明所視の場合５５５ｎｍ付近を、暗視所の場合５０７ｎｍ付近の光を一番明るく感じるとしている。

図２は前記標準比視感度の概略を示したグラフである。

Ｒ色（６２０〜７８０ｎｍ）、Ｇ色（４９０〜５８０ｎｍ）、Ｂ色（４５０〜４９０ｎｍ）それぞれの液晶パネルに、スクリーン上で目視できる同一の塵埃が付着した場合を考察する。前述の人間の比視感度によって、Ｇ色用の液晶パネルに付着した塵埃はスクリーン上で他色用の液晶パネルに付着した塵埃よりも相対的に目立つことになる。

本実施形態によれば、Ｇ色用の液晶パネル１０はその表示画像面を下向きに配置した取付構造となる。そのため、装置が稼動していない時に装置内部に存在する塵埃が付着、蓄積することによるＧ色用の液晶パネルの表示画像面への付着量を他のＲ色及びＢ色用の液晶パネルよりも少なくすることができる。

また、液晶パネルへ付着した塵埃の除去又は低減手段を備えた投射型表示装置においても、本発明によれば、前記除去手段を作動させるまでにＧ色用の液晶パネルに付着、蓄積する塵埃の量を低減させることができる。そのため、前記除去又は低減手段を使用しても除去できない塵埃を低減することが可能となる。

これにより、Ｇ色の表示画像における塵埃の付着による画像の劣化要因を低減することが可能となり、最も比視感度的に目立つこととなるＧ色の塵埃をスクリーン上の表示画像から低減することで、相対的に表示画像の品位の低下を最小限にすることが可能となる。

＜実施形態２＞
図３は本発明を適用できる第二の実施形態として、投射型表示装置Ｄ２の概略構成を示すものである。なお、本実施形態は前述の実施形態１と光学ユニット内部の光学部品の配置が異なるものであり、実施形態１と同じ部位及び部品については同一記号を配し、その説明を省略する。

投射型表示装置Ｄ２は光学ユニット５０２、筐体６０２によって構成され、光学ユニット５０２から拡大投射された投射光Ｌ１０がスクリーン（不図示）に投影され、画像を表示する構造となっている。

光学ユニット５０２は、光源１及び投射光の偏光方向を同一方向に揃えるＰＳ変換素子２、ＰＢＳプリズム２１、２２、２３、反射型の液晶パネル６、８、１０、位相板５、７、９、光学素子４、１４、ダイクロイックミラー３０、投射レンズ１５を備えている。

光学ユニット５０２における光学系の概略について説明する。

図３に示すように、光源１から出射した白色光はＰＳ変換素子２によって同一偏光方向に揃えられた白色光Ｌ１として、ダイクロイックミラー３０へ入射する。

ダイクロイックミラー３０は、前記光源１からの白色光Ｌ１をＲ、Ｂ色光Ｌ２とＧ色光Ｌ７とに分離し、Ｒ、Ｂ色光Ｌ２は反射させ、Ｇ色光Ｌ７は透過させる。

Ｒ、Ｂ色光Ｌ２について説明する。

前記ダイクロイックミラー３０を反射したＲ、Ｂ色光Ｌ２は、前記光学素子４へ入射する。

光学素子４は、前記ダイクロイックミラー３０によって分離されたＲ、Ｂ色光Ｌ２の内、Ｒ色光成分のみ偏光方向を９０度回転させる波長選択性光学素子である。前記Ｒ、Ｂ色光Ｌ２は光学素子４を透過した時点で、Ｂ色用となるＢ色光Ｌ３とＲ色用となるＲ色光Ｌ４とに分離される。

ここで、Ｒ色用となるＲ色光Ｌ４は、Ｇ色光Ｌ７及びＢ色用となるＢ色光Ｌ３と偏光方向が９０度異なる光線となる。

ＰＢＳプリズム２１は、前記Ｂ色光Ｌ３及びＲ色光Ｌ４が入射し、Ｂ色光Ｌ３の偏光方向は透過し、Ｒ色光Ｌ４の偏光方向は反射するように、ＰＢＳ膜が設定されている。

ＰＢＳプリズム２１を透過したＢ色光Ｌ３はＢ色用の１／４波長板５を透過し、Ｂ色用の液晶パネル６へ入射する。

Ｂ色光Ｌ３は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板５を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ５として出射し、前記ＰＢＳプリズム２１へ入射する。

ここで前記１／４波長板５は、前記液晶パネル６が映像信号に応じて出射する変調光Ｌ５の位相のズレを補償し、前記Ｂ色光Ｌ３及び変調光Ｌ５の光軸を中心として回転調整可能な構造となっており、画像のコントラストを調整する。

前記ＰＢＳプリズム２１で反射したＲ色光Ｌ４はＲ色用の１／４波長板７を透過し、Ｒ色用の液晶パネル８へ入射する。

Ｒ色光Ｌ４は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板７を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ６として出射し、前記ＰＢＳプリズム２１へ入射する。

前記ＰＢＳプリズム２１は、９０度回転した前記変調光Ｌ５の偏光方向においては反射するように設定されており、前記変調光Ｌ５はＰＢＳプリズム２３方向へと前記ＰＢＳプリズム２１で反射する。

さらに前記ＰＢＳプリズム２１は、前記変調光Ｌ６の偏光方向においては透過するように設定されているので、前記変調光Ｌ６はＰＢＳプリズム２３方向へと前記ＰＢＳプリズム２１を透過する。

ここで前記１／４波長板７は、前記１／４波長板５と同様に前記Ｒ色光Ｌ４及び変調光Ｌ６の光軸を中心として回転調整可能な構造となっている。

光学素子１４はＢ色光成分のみ偏光方向を９０度回転させる波長選択性光学素子である。

前記変調光Ｌ５、Ｌ６は光学素子１４を透過することで、前記変調光Ｌ５はその偏光方向が９０度回転し前記変調光Ｌ６と同一方向となり、前記変調光Ｌ６はその偏光方向が変わらず前記ＰＢＳプリズム２３へとそれぞれ入射する。

前記ダイクロイックミラー３０を透過したＧ色光Ｌ７について説明する。

前記ダイクロイックミラー３０を透過したＧ色光Ｌ７は、まずＰＢＳプリズム２２へ入射する。

ＰＢＳプリズム２２は、前記Ｇ色光Ｌ７の偏光方向においては反射するように設定されており、前記Ｇ色光Ｌ７は前記ＰＢＳプリズム２２で反射後、Ｇ色用の１／４波長板９を透過し、Ｇ色用の液晶パネル１０へ入射する。

Ｇ色光Ｌ７は映像信号に応じて変調され、再び前記１／４波長板９を透過した後、偏光方向が９０度回転した変調光Ｌ８として出射し、前記ＰＢＳプリズム２２へ入射する。

前記ＰＢＳプリズム２２は、９０度回転した前記変調光Ｌ８の偏光方向においては透過するように設定されており、前記変調光Ｌ８はＰＢＳプリズム２３方向へ透過する。

ここで前記１／４波長板９は、前記１／４波長板５、７と同様に、前記Ｇ色光Ｌ７及び変調光Ｌ８の光軸を中心として回転調整可能な構造となっている。

ＰＢＳプリズム２３は合成用プリズムであり、ＰＢＳプリズム２１側からの変調光Ｌ５、Ｌ６の偏光方向では透過、ＰＢＳプリズム２２側からの変調光Ｌ８の偏光方向では反射するように設定されている。

前記ＰＢＳプリズム２３によって、変調光Ｌ５、Ｌ６、Ｌ８は合成され投射レンズ１５へと出射され（Ｌ９）、前記投射レンズ１５によって拡大投射（Ｌ１０）され、スクリーン（不図示）に投影される。

本実施形態のダイクロイックミラー３０は、前記ダイクロイックミラー３０を透過したＧ色光Ｌ７が地上面７００に対して水平方向へと投射され、反射したＲ、Ｂ色光Ｌ２が地上面７００に対して下方へ投射されるように、配置されている。すなわち、ダイクロイックミラー３０の色分離面は地上面７００に対し、約４５度の角度となるように配置されている。

前記ＰＢＳプリズム２２は、前記Ｇ色光Ｌ７の偏光方向においては反射するように設定されており、前記Ｇ色光Ｌ７は地上面７００に対して上方へと反射し、液晶パネル１０へ入射する。

これにより、Ｇ色用の液晶パネル１０は前記Ｇ色光Ｌ７の入射する方向、つまり表示画像面を下向き（図中Ｖ方向）に配置した取付構造となる。

本実施形態によれば、前記液晶パネル１０はその表示画像面を下向きに配置しているため、前述の実施形態１における効果と同等の効果が得られる。

＜実施形態３＞
図４は本発明を適用できる第三の実施形態として、投射型表示装置Ｄ３の概略構成を示すものである。

投射型表示装置Ｄ３は光学ユニット５０３、筐体６０３によって構成され、光学ユニット５０３から拡大投射された投射光Ｌ１１０が装置前方に設置されたスクリーン（不図示）に投影され、画像を表示する構造となっている。

本実施形態においては、光学変調素子として透過型の液晶パネルを用いた例について説明する。

光学ユニット５０３は、光源１０１及び投射光の偏光方向を同一方向に揃えるＰＳ変換素子１０２、ダイクロイックミラー１０３、１０４、反射ミラー１０５、１０６、１０７、ダイクロイックプリズム１２０を備えている。さらに、液晶パネル１０９、１１２、１１５、入射側偏光板１０８、１１１、１１４、出射側偏光板１１０、１１３、１１６、防塵カバー１１７、１１８、１１９、投射レンズ１３０を備えている。

光学ユニット５０３における光学系の概略について説明する。

図４に示すように、光源１０１から出射した白色光はＰＳ変換素子１０２によって同一偏光方向に揃えられた白色光Ｌ１０１として、波長選択性を持つダイクロイックミラー１０３へ入射する。

ダイクロイックミラー１０３は、前記光源１０１からの白色光Ｌ１０１をＲ、Ｂ色光Ｌ１０２とＧ色光Ｌ１０５とに分離し、Ｒ、Ｂ色光Ｌ１０２は反射させ、Ｇ色光Ｌ１０５は透過させる。

Ｒ、Ｂ色光Ｌ１０２について説明する。

ダイクロイックミラー１０３によって反射したＲ、Ｂ色光Ｌ１０２は、次にＲ色光Ｌ１０３を反射させ、Ｂ色光Ｌ１０４を透過させる設定となっているダイクロイックミラー１０４によってＲ色光Ｌ１０３のみが反射し、Ｒ色用の入射側偏光板１０８へ入射する。

前記入射側偏光板１０８へ入射したＲ色光Ｌ１０３は偏光方向が揃えられ、Ｒ色用の液晶パネル１０９へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ１０６として出射する。変調光Ｌ１０６は出射側偏光板１１０で偏光方向が再度揃えられて、ダイクロイックプリズム１２０へ入射する。

前記液晶パネル１０９の出射側と出射側偏光板１１０との間には防塵パッキン１１７が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル１０９の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

前記ダイクロイックミラー１０４を透過したＢ色光Ｌ１０４は反射ミラー１０６、１０７によって反射し、Ｂ色用の入射側偏光板１１１へ入射する。

前記入射側偏光板１１１へ入射したＢ色光Ｌ１０４は偏光方向が揃えられてＢ色用の液晶パネル１１２へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ１０７として出射する。変調光Ｌ１０７は出射側偏光板１１３で偏光方向が再度揃えられて、ダイクロイックプリズム１２０へ入射する。

前記液晶パネル１１２の出射側と出射側偏光板１１３との間には防塵パッキン１１８が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル１１３の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

Ｇ色光Ｌ１０５について説明する。

前記ダイクロイックミラー１０３を透過したＧ色光Ｌ１０５は、反射ミラー１０５によって反射し、Ｇ色用の入射側偏光板１１４へ入射する。

前記入射側偏光板１１４へ入射したＧ色光Ｌ１０５は偏光方向が揃えられてＧ色用の液晶パネル１１５へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ１０８として出射する。変調光Ｌ１０８は出射側偏光板１１６で偏光方向が再度揃えられて、ダイクロイックプリズム１２０へ入射する。

前記液晶パネル１１５の出射側と出射側偏光板１１６との間には防塵パッキン１１９が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル１１５の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

本実施形態においては、光源１０１からの出射光Ｌ１０１が地上面７００に対し水平方向へ投射される。

前記ダイクロイックミラー１０３は、透過したＧ色光Ｌ１０５が前記ダイクロイックミラー１０３によって水平方向へと投射されるように配置されている。また、前記反射ミラー１０５は、反射したＧ色光Ｌ１０５が地上面７００に対し上方へと投射されるように配置されている。すなわち、前記ダイクロイックミラー１０３の色分離面及び前記反射ミラー１０５の反射面は地上面に対し約４５度の角度となるように配置されている。

前記Ｇ色光Ｌ１０５は上方に投射され前記液晶パネル１１５へ入射するので、前記液晶パネル１１５は地上面７００に対し水平方向に配置されている。ここで、各液晶パネル１０９、１１２、１１５の出射側と各出射側偏光板１１０、１１３、１１６との間には、それぞれ防塵パッキン１１７、１１８、１１９が設置され、この空間内を密閉しているので、前記各液晶パネルの出射側表示画像面に塵埃は付着しない。

しかしながら前記各液晶パネルの入射側表示画像面は密閉していない。これは、一般的に液晶パネル及び入射側偏光板は温度上昇が大きいため、密閉による温度上昇によって液晶パネル及び入射側偏光板の性能が劣化するのを防ぐためである。

密閉していないため、各液晶パネルの入射側表示画像面には塵埃が付着する場合がある。しかし、本実施形態によれば、前記Ｇ色用の液晶パネル１１５は地上面に対し水平方向に配置され、かつ、その入射側表示画像面を下側（図中Ｖ方向）に向けているため、前述の実施形態１、２における効果と同等の効果が得られる。

＜実施形態４＞
図５は本発明を適用できる第四の実施形態として、投射型表示装置Ｄ４の概略構成を示すものである。

投射型表示装置Ｄ４は光学ユニット５０４、筐体６０４によって構成され、光学ユニット５０４から拡大投射された投射光Ｌ２１０が装置上方に設置されたスクリーン（不図示）に投影され、画像を表示する構造となっている。

本実施形態においては、光学変調素子として透過型の液晶パネルを用いた例について説明する。

光学ユニット５０４は、光源２０１及び投射光の偏光方向を同一方向に揃えるＰＳ変換素子２０２、ダイクロイックミラー２０３、２０４、反射ミラー２０５、２０６、２０７、ダイクロイックプリズム２２０を備えている。さらに液晶パネル２０９、２１２、２１５、入射側偏光板２０８、２１１、２１４、出射側偏光板２１０、２１３、２１６、防塵カバー２１７、２１８、２１９、投射レンズ２３０を備えている。

光学ユニット５０４における光学系の概略について説明する。

図５に示すように、光源２０１から出射した白色光はＰＳ変換素子２０２によって同一偏光方向に揃えられた白色光Ｌ２０１として、波長選択性を持つダイクロイックミラー２０３へ入射する。

前記ダイクロイックミラー２０３は、前記光源２０１からの白色光Ｌ２０１をＧ、Ｂ色光Ｌ２０２とＲ色光Ｌ２０５とに分離し、Ｒ色光Ｌ２０５は反射させ、Ｇ、Ｂ色光Ｌ２０２は透過させる。

Ｇ、Ｂ色光Ｌ２０２について説明する。

ダイクロイックミラー２０３で反射したＧ、Ｂ色光Ｌ２０２は、次にＧ色光Ｌ２０３を反射させ、Ｂ色光Ｌ２０４を透過させる設定となっているダイクロイックミラー２０４によってＧ色光Ｌ２０３のみが反射し、Ｇ色用の入射側偏光板２１１へ入射する。

前記入射側偏光板２１１へ入射したＧ色光Ｌ２０３は偏光方向が揃えられ、Ｇ色用の液晶パネル２１２へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ２０６として出射する。前記変調光Ｌ２０６はＧ色用の出射側偏光板２１３で偏光方向が再度揃えられて、ダイクロイックプリズム２２０へ入射する。

前記液晶パネル２１２の出射側と出射側偏光板２１３との間には防塵パッキン２１８が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル２１２の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

前記ダイクロイックミラー２０４を透過したＢ色光Ｌ２０４は反射ミラー２０５、２０６で反射し、Ｂ色用の入射側偏光板２１４へ入射する。

前記入射側偏光板２１４へ入射したＢ色光Ｌ２０４は偏光方向が揃えられてＢ色用の液晶パネル２１５へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ２０７として出射する。前記変調光Ｌ２０７はＢ色用の出射側偏光板２１６で偏光方向が再度揃えられて、ダイクロイックプリズム２２０へ入射する。

前記液晶パネル２１５の出射側と出射側偏光板２１６との間には防塵パッキン２１９が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル２１５の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

Ｒ色光Ｌ２０５について説明する。

前記ダイクロイックミラー２０３で反射したＲ色光Ｌ２０５は、反射ミラー２０７によって反射し、Ｒ色用の入射側偏光板２０８へ入射する。

前記入射側偏光板２０８へ入射したＲ色光Ｌ２０５は偏光方向が揃えられてＲ色用の液晶パネル２０９へ入射し、映像信号に応じて変調され、変調光Ｌ２０８として出射する。前記変調光Ｌ２０８はＲ色用の出射側偏光板２１０で偏光方向が再度揃えられてダイクロイックプリズム２２０へ入射する。

前記液晶パネル２０９の出射側と出射側偏光板２１０との間には防塵パッキン２１７が設置され、この空間内を密閉する。これにより前記液晶パネル２０９の出射側表示画像面に塵埃が付着するのを防止する。

本実施形態においては、光源２０１からの出射光Ｌ２０１は地上面７００に対し水平方向へ投射される。

前記ダイクロイックミラー２０３は、透過したＧ、Ｂ色光Ｌ２０２が前記ダイクロイックミラー２０３によって水平方向へと投射されるように配置されている。また、前記ダイクロイックミラー２０４は、反射したＧ色光Ｌ２０３が地上面７００に対し上方へと投射されるように配置されている。すなわち、前記ダイクロイックミラー２０３の色分離面及び前記ダイクロイックミラー２０４の色分離面は地上面に対し約４５度の角度となるように配置されている。

前記Ｇ色光Ｌ２０３が上方に投射され前記液晶パネル２１２へ入射するので、前記液晶パネル２１２は地上面７００に対し水平方向に配置されている。

ここで、各液晶パネル２０９、２１２、２１５の出射側と各出射側偏光板２１０、２１３、２１６との間には、それぞれ防塵パッキン２１７、２１８、２１９が設置され、この空間内を密閉しているので、前記各液晶パネルの出射側表示画像面に塵埃は付着しない。

しかしながら前記各液晶パネルの入射側表示画像面は密閉していない。これは、一般的に液晶パネル及び入射側偏光板は温度上昇が大きいため、密閉による温度上昇によって液晶パネル及び入射側偏光板の性能が劣化するのを防ぐためである。

密閉していないため、各液晶パネルの入射側表示画像面には塵埃が付着する場合がある。しかし、本実施形態によれば、前記Ｇ色用の液晶パネル２１２は地上面７００に対し水平方向に配置され、かつ、その入射側表示画像面を下側（図中Ｖ方向）に向けているため、前述の実施形態１、２における効果と同等の効果が得られる。

＜実施形態５＞
図６は本発明を適用できる第五の実施形態として、投射型表示装置Ｄ５の概略構成を示す正面図であり、図７は同じくその断面図である。

本実施形態においては、本発明における投射型表示装置の一例として、投射型光学変調素子を備えた背面投射型表示装置における実施形態を示す。なお、本実施形態は前述の実施形態４を背面投射型表示装置として構成したものであり、実施形態４と同じ部位及び部品については同一記号を配し、その説明を省略する。

背面投射型表示装置Ｄ５は、光学ユニット５０４、反射ミラー８０１、スクリーン８０２、筐体８０３によって構成されている。

光学ユニット５０４は投射光Ｌ２１０を筐体８０３の天面に設置された反射ミラー８０１へ投射する。

前記投射光Ｌ２１０は反射ミラー８０１によって反射され（Ｌ２１１）、筐体８０３の前面に設置されたスクリーン８０２に投影され画像を表示する構造となっている。

本実施形態によれば、背面投射型表示装置においても、前述の実施形態１乃至４における効果と同等の効果が得られる。

なお、本実施形態において、前記光学ユニット５０４の内部の構造は、前述の実施形態４における光学ユニット５０４と同一とした例を示しているが、これに限定されるものではない。

また、前記光学ユニット５０４からの投射光Ｌ２１０を筐体８０３の天面に設置された反射ミラー８０１へ投射する形態であるが、反射ミラー８０１の設置位置はこれに限定されるものではない。例えば筐体８０３の背面部に設置した構造においても適用可能である。

さらに、反射ミラーを複数設置する構造、反射ミラーを設置せず前記光学ユニット５０４からの投射光を直接スクリーンに投射する構造であっても適用可能である。

本発明に係る実施形態１の投射型表示装置の概略構成を示す断面図である。 標準比視感度を示す図である。 本発明に係る実施形態２の投射型表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態３の投射型表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態４の投射型表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態５の背面投射型表示装置の概略構成を示す正面図である。 本発明に係る実施形態５の背面投射型表示装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

５０１ 光学ユニット
６０１ 筐体
１ 光源
３ ダイクロイックミラー
６ Ｂ色用の液晶パネル
８ Ｒ色用の液晶パネル
１０ Ｇ色用の液晶パネル
１１ ＰＢＳプリズム
１２ ＰＢＳプリズム
１３ ＰＢＳプリズム
１５ 投射レンズ
２１ ＰＢＳプリズム
２２ ＰＢＳプリズム
２３ ＰＢＳプリズム
５０２ 光学ユニット
６０２ 筐体
３０ ダイクロイックミラー
５０３ 光学ユニット
６０３ 筐体
１０１ 光源
１０３ ダイクロイックミラー
１０４ ダイクロイックミラー
１０９ Ｒ色用の液晶パネル
１１２ Ｂ色用の液晶パネル
１１５ Ｇ色用の液晶パネル
１２０ ダイクロイックプリズム
１３０ 投射レンズ
５０４ 光学ユニット
６０４ 筐体
２０１ 光源
２０３ ダイクロイックミラー
２０４ ダイクロイックミラー
２０９ Ｒ色用の液晶パネル
２１２ Ｇ色用の液晶パネル
２１５ Ｂ色用の液晶パネル
２２０ ダイクロイックプリズム
２３０ 投射レンズ
８０１ 反射レンズ
８０２ スクリーン
８０３ 筐体

Claims (2)

1. ３枚の光学変調素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ色に分解された各色光を各々３枚の光学変調素子に入射させる照明手段と、前記各光学変調素子に入射させた各色光を映像信号に応じて変調した後、各変調光を合成し拡大投射する投射手段とを有する光学ユニットを備えた投射型表示装置であって、
   光学ユニットは、Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面が下向きに配置されており、
   前記光学ユニットは、照明手段である光源からの投射光に対して４５°の角度でダイクロイックミラーが配置されており、前記ダイクロイックミラーで分離されたＧ色光は、偏光ビームスプリッタプリズム又はダイクロイックミラー又は反射ミラーを介して前記Ｇ色用の光学変調素子の表示画像面に垂直に入射する構成とされていることを特徴とする、投射型表示装置。
2. 前記光学ユニットの投射手段から拡大投射された投射光を結像させるスクリーンを筐体に備えた背面投射型表示装置であることを特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。

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