JP2800812B2 - カラー画像生成ユニット - Google Patents

カラー画像生成ユニット

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JP2800812B2
JP2800812B2 JP8342225A JP34222596A JP2800812B2 JP 2800812 B2 JP2800812 B2 JP 2800812B2 JP 8342225 A JP8342225 A JP 8342225A JP 34222596 A JP34222596 A JP 34222596A JP 2800812 B2 JP2800812 B2 JP 2800812B2
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弘 鎌倉
富雄 曽根原
修二 有賀
武志 小野
章隆 矢島
旬一 中村
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、復数枚の像形成用
のライトバルブを用いたカラー画像生成ユニットに関す
る。 【0002】 【従来の技術】従来の投写型カラー表示装置は、特開昭
58−150937に開示されているように、反射型ラ
イトバルブと、ダイクロイックミラーによって単色の画
像を合成するものであった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
以下の問題点を有する。第1に反射型ライトバルブであ
り、ライトバルブ表面の反射がコントラストの低下を招
く。第2にライトバルブが陰極配管の光によって制御さ
れるため大がかりな装置となる。第3にダイクロイック
ミラーは優れた偏光分離性能を持たなくてはならなかっ
た。 【0004】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、コントラストに優
れ、光源光の利用効率の高いコンパクトなカラー画像生
成ユニットを提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の画像生成ユニッ
トは、光源と、光源から出射された光束から3つの色光
を生成する色光生成手段と、前記3つの色光をそれぞれ
変調する3つの透過型のライトバルブと、前記ライトバ
ルブの出射側にそれぞれ設けられた特定の偏光軸の光を
透過させる透過軸を有する偏光手段と、前記変調された
3つの色光を入射してそれらを合成するプリズムとを有
し、前記プリズムは異なった波長選択特性の互いに直交
する2種類のダイクロイック面を有し、前記プリズムの
2種類のダイクロイック面でそれぞれ反射される2種類
の色光を赤色光と青色光とし、前記プリズムの2種類の
ダイクロイック面を透過する色光を緑色光としてなり、
前記2種類のダイクロイック面で反射される前記2種類
の色光をそれぞれ変調する前記ライトバルブの出射側に
設けられた前記偏光手段の透過軸は、前記プリズムに入
射する3つの色光の光軸により規定される平面に対して
ほぼ垂直となるように配置され、前記3つの色光の前記
ライトバルブまでの光路は互いに異なっており、前記3
つの色光の光路中に、それぞれ前記光源からの光を平行
化する集光手段が設けられることにより、前記偏光手段
を透過した光は前記ダイクロイック面に対してほぼ45
度に入射されてなることを特徴とする。 【0006】 【作用】本発明の構成によれば、光の三原色の色光に対
応した透過型ライトバルブによって画像を形成し色光は
変調される。透過型ライトを用いた投写光からライトバ
ルブ表面の反射光の影響は除くことができ、画像のコン
トラストが向上する。又、ライトバルブは液晶の電気光
学効果を用いた画像表示パネルを採用し、特にアクティ
ブマトリクスパネルを用い、赤色ライトバルブと青色ラ
イトバルブのそれぞれを選択反射特性の赤色・青色の有
する反射面に対し、S偏光入射し、他の一方の緑色光を
P偏光で入射し、画像を合成することにより、色分離が
急峻で、彩度の優れた画像が得られ、コントラストも
1:30位は容易に得られる。同様にライトバルブをP
LZT、電気泳動等の光スイッチ素子を用いても良い。 【0007】 【発明の実施の形態】図1は、本発明のカラー画像生成
ユニットが適用される投写型表示装置の原理図を示した
ものである。 【0008】光源1から発散した光はコンデンサレンズ
2によりコリメートされ、ライトバルブ3に光を照射
し、投写レンズ4により拡大投写し、スクリーン5上に
画像を結像する。 【0009】図2は、図1の装置の光源についての詳細
図であり、(a)が照明系の構成図で、(b)がリフレ
クタの分光特性を示すグラフである。 【0010】ランプ10は、ハロゲンランプもしくは、
メタルハライドランプ、キセノンランプ等の高演色性ラ
ンプで、楕円ミラー11は、点発光部12を第1焦点F
1に重なるように合せ、第2焦点下2に集光させ、コン
デンサレンズ13により光束14はコリメートされる。
楕円ミラー11は、コールドミラーで作られ、グラフ
(b)に示す如く、赤外光線を透過させるために、照明
系の前面には、熱が伝わりにくく構成してある。 【0011】図3は、本発明のカラー画像表示ユニット
が適用される投写型カラー表示装置に用いられる、3原
色を生成するためのキューブプリズムの構成図で、
(a)が、直角プリズムの斜視図、(b)が、キューブ
プリズムの組立方法を表わした図である。 【0012】直角プリズム20は、直角を挟む2辺にそ
れぞれダイクロイックミラーの赤反射、青反射の層を蒸
着、もしくはスパッタで作成し、4個のプリズムを
(b)のように組み合せ、それぞれのプリズムの接着に
は、バルサム及び合成接着剤の屈折率がn=1.52〜
1.54程度の接着剤により、光学的接着を行い、キュ
ーブプリズムを組立てる。 【0013】図4は、上記キューブプリズムの色分離を
示す図である。 【0014】キューブプリズム30に白色光31をプリ
ズム面にほぼ垂直に入射させると、それぞれの選択反射
膜により、赤、青、緑の3原色に色分離が行われる。 【0015】図5は上記キューブプリズムの色分離のラ
ンダム光入射光における分光特性を示した図で、(a)
は、ランダム偏光の入射光に対する青色反射の分光特性
を、(b)は、ランダム偏光の人射光に対する赤色反射
の分光特性を示すグラフである。 【0016】キューブプリズム30に入射する入射光
を、赤反射面32に対し、±6°光軸がシフトした場合
バンド巾のシフト量が中心値で、50nm位シフトす
る。青色反射面33も、入射光が±6°光軸がシフトす
ると中心値で100nm位シフトする。 【0017】図6は、上記キューブプリズムの色分離の
S偏光入射における分光特性を示した図で(a)はS偏
光入射の時の赤色反射の分光特性を(b)はS偏光入射
の時の青色反射の分光特性を示すグラフである。入射光
をS偏光成分に限定すると、入射光が±6°光軸がシフ
トしても、バンド巾は、25nm以下であった。 【0018】なお、上記のキューブプリズムは単一光源
からの入射光を3原色に分離するものであるが、後述す
る実施例の色合成のクロスプリズムとしてのキューブプ
リズムもその基本原理は上記と同様である。 【0019】図7は本発明の一実施例のカラー画像生成
ユニットを適用した投写型カラー表示装置の全体の構成
図を表わしたものである。光源40から出射された白色
光はコンデンサレンズ41によりコリメートされ、ミラ
ー42により反射され、赤色フィルタ43、緑色フィル
タ44、青色フィルタ45により光の3原色に分離され
る。それぞれの色光は、赤色ライトバルブ46、縁色ラ
イトバルブ47、青色ライトバルブ48にほぼ垂直に入
射し、それぞれのライトバルブの両側には図示のように
偏光板がそれぞれ設けられており、その偏光軸を赤色、
青色のライトバルブは紙面に対し垂直となる方向とし緑
色のライトバルブは紙面と水平となる偏光軸に合わせて
ある。キューブプリズム49は、選択反射面の赤選択と
青選択の反射面に対し、ほぼ45°の入射角により、画
像データに変調された光が入射し緑色は、透過光により
それぞれの加法混色で色合成され、投写レンズ50によ
り拡大投写される。ライトバルブの駆動方式は、日経エ
レクトロニクスNo.35(1984)P211に記載
したものに準じている。 【0020】 【発明の効果】 (1)以上のように本発明によれば、3つの色光をそれ
ぞれ変調する3枚の透過型のライトバルブと、ライトバ
ルブの出射側にそれぞれ設けられ特定の偏光軸の光を透
過させる透過軸を有する偏光手段とを備えているので、
次のa)〜c)に掲げる効果が得られる。 【0021】a)投写光からライトバルブ表面における
非変調光の反射の影響を除去することができ、画像のコ
ントラストが高い。 【0022】b)フルカラー表示が可能となる。 【0023】c)偏光ビームスプリッタが不要であり、
光学系が簡単で、装置もコンパクトにできる。 【0024】(2)また、本発明によれば、色合成手段
を、異なった波長選択特性を有する2種類のダイクロイ
ック面を有するプリズムにより構成したので、次の
d),e)に掲げる効果が得られる。 【0025】d)プリズムにおいては、その反射面を精
度よく形成することができる。即ち、プリズムは、ミラ
ーのように薄くなく、治具に固定したときにも剛性があ
るため、平面度がでる。また、ミラーのように十文宇に
形成するときのミラーの分割がないため、面のつながり
がでる。従って、この点からも解像度が向上し、色むら
がでず、画質が向上する。 【0026】e)プリズムは屈折率が大きいので、焦点
距離が短くなる。従って、色合成手段にプリズムを採用
したことにより投写距離が短くなり、装置の小形化が可
能になっている。 【0027】(3)また、本発明によれば、像形成用ラ
イトバルブで変調された色光のうち、ダイクロイック面
で反射される色光は、ダイクロイック面に対してS偏光
で入射するから、以下のf)〜i)に掲げる効果を有す
る。 【0028】f)プリズムはS反射特性が良く(ミラー
に比べて)、ダイクロイック面で反射される色光はS偏
光されて入射するので、従って、この点からも光の利用
効率が向上する。 【0029】g)反射すべき波長域ではフラットで高い
反射率が得られる。 【0030】h)入射光の平行度が悪くとも色選択波長
特性の劣化が少なく、良好な色合成を行なうことができ
る。 【0031】i)従って、色合成の性能がよく、色再現
性も高く、光の利用効率も高く、画面も明るい。 【0032】(4)更に、本発明によれば、プリズムに
より反射される色光をR(赤),B(青)とし、透過す
る色光をG(緑)としたことにより次のj),k)の効
果を有する。 【0033】j)上述の図6(a),(b)に示される
ように、RとBは可視光波長領域における波長遷移領域
がそれぞれ1箇所であり、そして、ライトバルブから出
射されたR光及びB光も、それぞれ同様な箇所で遷移領
域をもっている。従って、元々遷移している色光のスぺ
クトルは、プリズムのダイクロイック面の波長選択特性
によりさらに減衰されることになるが、R光及びB光に
とっては、遷移領域は1箇所であり、スぺクトルの減衰
箇所は1箇所で済む。一方、G光は遷移領域は2箇所で
あるが、プリズムを透過するため、遷移領域の減衰はな
い。従って、プリズムを透過するため、遷移領域の減衰
はない。従って、合成光のスペクトルでみると、2箇所
で減衰することになる。 【0034】これに対して、例えば、G光を波長選択
し、更にR光とB光の一方を波長選択し、他方を透過と
した場合には、G光は2箇所の遷移領域がそれぞれ波長
選択されるため、遷移領域のスぺクトルが減衰し、R光
とB光の一方は波長選択により遷移領域の1箇所が減衰
する。このため、合成光では減衰箇所が3箇所できてし
まうことになる。 【0035】ところが、本発明においては、上述のよう
に、減衰箇所が2箇所で済んでいるので、合成光のスぺ
クトルの減衰量が少ないものとなっている。 【0036】k)また、ダイクロイック面は、図6に示
されるように、光軸のシフトに対するバンドのシフト特
性があり、R光とB光を反射する構成であれば、上記
j)の場合と同様に、本発明の場合には合成光としては
シフト特性を受ける遷移領域は2箇所であり、後者の場
合には3箇所となる。 【0037】従って、本発明は合成光のスペクトルのシ
フト量も少ない。さらに、3つの色光の光路中に、それ
ぞれ光源からの光を平行化する集光手段が設けられ、偏
光手段を透過した光がダイクロイック面に対してほぼ4
5度に入射されることにより、ダイクロイック面の波長
選択特性のシフトが少なく、画像品質の良いカラー画像
生成ユニットを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のカラー画像生成ユ二ットが適用される
投写型表示装置の原理図である。 【図2】(a)は投写型表示装置の光源の構成図であ
り、(b)はそのリフレクタの分光特性図である。 【図3】本発明のカラー画像生成ユニットを投写型カラ
一表示装置に適用される際に用いられる、3原色を生成
するためのキューブプリズムの構成図であり、(a)は
斜視図、(b)は組立て方法を示した説明図である。 【図4】上記キューブプリズムの色分離の概念図であ
る。 【図5】(a)、(b)は上記キューブプリズムのラン
ダム光入射における分光特性図である。 【図6】(a)、(b)は上記キューブプリズムの色分
離のS偏光入射における分光特性図である。 【図7】本発明の一実施例のカラー画像生成ユニットを
適用した投写型カラー表示装置の全体構成を示した図で
ある。 【符号の説明】 1・・・光源 2・・・コンデンサレンズ 3・・・ライトバルブ 4・・・投写レンズ 5・・・スクリーン 10・・・ランプ 11・・・ミラー 12・・・点発光部 13・・・コンデンサレンズ 14・・・光束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 武志 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (72)発明者 矢島 章隆 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (72)発明者 中村 旬一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 27/18 G02F 1/13 505

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.光源と、 光源から出射された光束から3つの色光を生成する色光
    生成手段と、 前記3つの色光をそれぞれ変調する3つの透過型のライ
    トバルブと、 前記ライトバルブの出射側にそれぞれ設けられた特定の
    偏光軸の光を透過させる透過軸を有する偏光手段と、 前記変調された3つの色光を入射してそれらを合成する
    プリズムとを有し、 前記プリズムは異なった波長選択特性の互いに直交する
    2種類のダイクロイック面を有し、 前記プリズムの2種類のダイクロイック面でそれぞれ反
    射される2種類の色光を赤色光と青色光とし、前記プリ
    ズムの2種類のダイクロイック面を透過する色光を緑色
    光としてなり、 前記2種類のダイクロイック面で反射される前記2種類
    の色光をそれぞれ変調する前記ライトバルブの出射側に
    設けられた前記偏光手段の透過軸は、前記プリズムに入
    射する3つの色光の光軸により規定される平面に対して
    ほぼ垂直となるように配置され、 前記3つの色光の前記ライトバルブまでの光路は互いに
    異なっており、 前記3つの色光の光路中に、それぞれ前記光源からの光
    を平行化する集光手段が設けられることにより、前記偏
    光手段を透過した光は前記ダイクロイック面に対してほ
    ぼ45度に入射されてなることを特徴とするカラー画像
    生成ユニット。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7237901B2 (en) 2003-12-26 2007-07-03 Hitachi, Ltd. Projection type image display device, rear projection type image display device, optical unit, and screen unit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH081495A (ja) * 1994-01-04 1996-01-09 Texas Instr Inc <Ti> 半導体ウェハのエッジを研摩するシステム及び方法

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US7237901B2 (en) 2003-12-26 2007-07-03 Hitachi, Ltd. Projection type image display device, rear projection type image display device, optical unit, and screen unit

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