JP2939237B2 - 反射型プロジェクター - Google Patents

反射型プロジェクター

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JP2939237B2 JP10091886A JP9188698A JP2939237B2 JP 2939237 B2 JP2939237 B2 JP 2939237B2 JP 10091886 A JP10091886 A JP 10091886A JP 9188698 A JP9188698 A JP 9188698A JP 2939237 B2 JP2939237 B2 JP 2939237B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反射型表示素子を用
いた反射型プロジェクターに係り、詳細にはスクリーン
に投射する光の明るさを高めうるように構造が開示され
た反射型プロジェクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的にプロジェクター装置は画像生成
手段から生成した画像を別の光源を利用してスクリーン
に投影することによって画像を提供する装置であって、
画像生成手段の形態によって透過形と反射型で区分され
る。図１を参照するに、従来の反射型プロジェクター装
置は、光を生成照射する光源10と、入射光線中所定色を
選択透過させるカラーホイール20と、入射光を混合させ
て均一光にさせるスクランブラ30と、収束レンズ32と、
コリメーティングレンズ34と、入射光の進行経路を変換
する偏光ビームスプリッタ40と、入射光を選択的に反射
させて画像を生成する表示素子50及び入射光をスクリー
ン（図示せず）に投射させる投射レンズユニット60とを
含んでなる。
【０００３】前記光源10は、光を生成するメタルハライ
ド、キセノンなどのランプ11と、このランプ11から出射
した光を反射させてその進行経路を案内する反射鏡13と
よりなる。前記カラーホイール20は、前記光源10と前記
スクランブラ30間の光経路上に駆動モータ21により回転
自在に設けられ、赤(R) 、緑(G) 、青(B) の三色カラー
フィルターがホイール全体に等分配置される。このカラ
ーホイール20は、後述する表示素子の応答速度に対応し
て回転し、前記表示素子の応答速度に従ってＲ、Ｇ、Ｂ
中いずれか一つのカラーフィルターが前記光経路上に配
置される。
【０００４】前記スクランブラ30は入射光を乱反射させ
て光を混合させることによって均一光にさせる。前記収
束レンズ32は前記スクランブラ30を通過した光を収束及
び発散させて光の透過幅を拡大する。前記コリメーティ
ングレンズ34は入射する発散光を収斂させて平行光にさ
せる。前記偏光ビームスプリッタ40は前記コリメーティ
ングレンズ34と表示素子50間の光経路上に配置され、そ
の鏡面41から入射光の偏光成分によって透過及び反射さ
せて入射光の進行経路を変換させる。即ち、前記光源10
側から入射する光はその偏光成分、即ちＰ偏光かＳ偏光
かによって選択的に透過または反射させる。図１は前記
偏光ビームスプリッタ40を透過した光を有効光に用いた
例を示した。前記表示素子50としては２次元アレイ構造
を有する応答速度特性に優れた強誘電体液晶表示素子
（FLCD：Ferroelectric Liquid Crystal Display）が採
用される。この表示素子50は２次元アレイ構造の多数の
反射領域を有し、各々独立的に駆動して入射光の偏光方
向を変造させることにより画像を形成する。
【０００５】前記表示素子50に入射した光は再反射され
て前記偏光ビームスプリッタ40に入射する。この時、前
記偏光ビームスプリッタ40に再入射する有効光は前記表
示素子50によりその偏光方向が90度変わり、前記偏光ビ
ームスプリッタ40の鏡面41から反射して前記投射レンズ
ユニット60の方向に向かう。この光は前記投射レンズユ
ニット60を透過してスクリーン（図示せず）に投射す
る。
【０００６】前記のように、構成された従来の反射型プ
ロジェクターは偏光ビームスプリッタに入射する入射光
に対して高精度の平行性が確保されない場合、偏光成分
による透過／反射特性が低下する。これにより、光源と
偏光ビームスプリッタ間で平行光にさせるために偏光ビ
ームスプリッタに入射する光の幅を大きくすべきなの
で、偏光ビームスプリッタと投射レンズユニットが大き
くなってコスト高となる。
【０００７】このようなことを勘案した従来の反射型プ
ロジェクターの他の類型として前記の偏光ビームスプリ
ッタの代わりにFLCDを傾けて配置させることによりFLCD
に入射する光と反射される光の角度を異にして光の進行
経路を変えうる装置がある。この場合、前記FLCDの大き
さがコリメーティングレンズより相対的に小さいので、
前記FLCDと前記投射レンズユニット間の光学的距離を長
くしたり、FLCDの傾きを大きくして使用すべきである。
従って、光学的距離が長くなる場合、投射レンズユニッ
トの口径を大きくする短所があり、FLCDの傾きを大きく
する場合、FLCDと投射レンズユニット間の光軸整列が難
しい短所がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前記
のような点を勘案して案出されたことであって、その第
１の目的は臨界角プリズムを採用して光の進行経路を変
換させることによって、偏光ビームスプリッタの使用を
排除すると共に光学的長さが長くなることなく光学系の
光軸整列が容易になる反射型プロジェクターを提供する
ことにある。
【０００９】第２の目的は、光効率が改善するように三
色を同時にスクリーンに照射して一つの画面を具現させ
て画面の明るいが増大する反射型プロジェクターを提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために本発明は、光を生成投射する光源と、各々独立
的に駆動される２次元アレイ構造を有する多数の画素を
含んで前記光源側から入射された光から画像を生成し、
これを反射させる画像生成手段と、前記光源側から入射
された光を透過させ、前記画像生成手段から反射されて
再入射された光を反射させるように光経路上に傾いて配
置された透過／反射面を有する臨界角プリズムと、前記
臨界角プリズムの透過／反射面から反射して入射された
光がスクリーンに向かうように拡大透過させる投射レン
ズユニットとを含むことを特徴とする。
【００１１】前記第２の目的を達成するために本発明
は、光を生成投射する光源と、光経路上に配置されて入
射光を波長領域によって透過及び反射させて二つの光に
分岐させる第１二色ミラーと、前記第１二色ミラーから
分岐された一光の進行経路を変換する第１光経路変換手
段と、前記第１光経路変換手段を経由した入射光から画
像を生成する第１画像生成手段と、前記第１二色ミラー
から分岐された他の光を波長領域によって透過及び反射
させる第２二色ミラーと、前記第２二色ミラーから反射
された光の進行経路を変換する第２光経路変換手段と、
前記第２光経路変換手段を経由した入射光から画像を生
成する第２画像生成手段と、前記第２二色ミラーを透過
した光の進行経路を変換する第３光経路変換手段と、前
記第３光経路変換手段を経由した入射光から画像を生成
する第３画像生成手段と、前記第１、第２及び第３光経
路変換手段を経由して入射した光が一方向に出射するよ
うに波長によって選択的に光を透過または反射させる第
１及び第２鏡面を有する二色ビームスプリッタと、前記
二色ビームスプリッタ側から入射する光がスクリーンに
向かうように拡大透過させる投射レンズユニットとを含
むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以上、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。図２乃
至図４を参照するに、本発明の第１実施例による反射型
プロジェクターは光を生成投射する光源110 と、光源11
0 から出射した光を波長によって選択的に透過させてカ
ラーを選択するカラーホイール120 と、画像生成手段16
0 と、前記光源110 側から入射した光を透過させ、前記
画像生成手段160 から反射されて再入射した光を反射さ
せる臨界角プリズム150 と、入射した光がスクリーンに
向かうように拡大透過させる投射レンズユニット170 と
を含んでなる。
【００１３】また、前記カラーホイール120 と前記臨界
角プリズム150 間の光経路上には前記光源110 側から入
射した光を発散／収束または乱反射させて均一光にさせ
る光混合手段130 と、入射光を収束させて平行光にさせ
るリレイレンズユニット140をさらに含むことが望まし
い。前記光源110 は光を生成するランプ111 と、このラ
ンプ111 から出射した光を反射させてその進行経路を案
内する反射鏡113 とを含む。前記反射鏡113 は前記ラン
プ111 の位置を一焦点とし、光が収束される地点を他の
焦点とする楕円鏡であるとか、前記ランプ111 の位置を
一焦点とし、このランプ111 から出射し、前記反射鏡11
3 から反射した光を平行光にさせる放物鏡でありうる。
【００１４】前記カラーホイール120 は前記光源110 と
前記光混合手段130 間の光経路上に配置され、前記光源
110 側から入射した光を波長によって選別透過させるよ
うに光経路上に選択的に位置する赤、緑、青の三色また
はイエロ、シアン、マゼンタの三色を有するカラーフィ
ルター121 と、このカラーフィルター121 を回転駆動さ
せる駆動部123 とを含む。前記カラーフィルター121 は
ホイール全体に等分配置される。前記カラーホイール12
0 は前記画像生成手段160 の応答速度に対応するように
回転駆動して三色カラーフィルター中いずれか一つのカ
ラーフィルターが前記光経路上に配置される。
【００１５】前記光混合手段130 は前記カラーホイール
120 を透過した光を収束させる収束レンズ131 と、入射
光を収束させながら隣接配置された第１及び第２フライ
アイレンズ132 、133 とを含む。前記第１及び第２フラ
イアイレンズ132 、133 の各々は入射面及び／または出
射面に四角形の多数の凸部132a、133aが形成されて各々
入射光を収束させる。前記凸部132a、133aの各々の形状
において、その縦横比は後述する強誘電体液晶表示素子
（以下、FLCDとする)163の縦横比に対応する。前記第１
フライアイレンズ132 の各凸部132aにより収束された光
は前記第２フライアイレンズ133 の周辺にフォーカシン
グされ、前記光源110 からの不均一光を混合させて均一
光にさせる。
【００１６】前記リレイレンズユニット140 は前記光混
合手段130 を透過した光をFLCD163に重畳して収束させ
る。このために前記リレイレンズユニット140 は入射光
を発散させる収束レンズ141 と、前記収束レンズ141 と
前記臨界角プリズム150 間の光経路上に配置されて入射
する発散光を収束させて平行光にさせるコリメーティン
グレンズ143 とを含む。
【００１７】前記臨界角プリズム150 は入射光の進行経
路を変換させるように前記リレイレンズユニット140 側
から入射する光は透過させ、前記FLCD163 から反射され
て入射した光は全反射させる透過／反射面151 を有す
る。前記透過／反射面151 はθ i で透過し、前記FLCD16
3 から反射されて再入射する光の光軸と透過／反射面15
1 の法線間の各θo は臨界角θc 以上の角度を有するよ
うに配置される。これは、内部全反射は光が屈折率の高
い媒質から低い媒質に進行する時、境界面での入射角が
臨界角より大きい場合エネルギーの損失なく反射する現
象を用いたことである。ここで、臨界角θc =sin-1（２
次媒質の屈折率／１次媒質の屈折率）で与えられる。本
発明においては１次媒質は臨界角プリズムであり、２次
媒質は空気である。従って、θo を臨界角θc より大き
くするとエネルギー損失なく全反射が起きる。
【００１８】前記画像生成手段160 は偏光子161 と、FL
CD163 と、アナライザー165 を含んでなり、前記臨界角
プリズム150 を経由した入射光から画像を生成する。前
記偏光子161 は前記コリメーティングレンズ143 と臨界
角プリズム150 間の光経路上に配置され、無偏光の入射
光を線偏光させる。前記FLCD163 は前記臨界角プリズム
150 の透過面153 に対向して配置される。ここで、前記
FLCD163 と前記透過面153 は隣接することが望ましい。
前記FLCD163 は２次元アレイ構造を有し、各々独立的に
駆動する多数の画素を有し、この各画素別に選択的に駆
動する。このFLCD163 は入射光を同一偏光方向の線偏光
または他の偏光方向の線偏光にさせ、これを前記臨界角
プリズム150 方向に反射させる。前記アナライザー165
は前記臨界角プリズム150 と前記投射レンズユニット17
0 間の光経路上に配置され、前記FLCD163 から反射され
て前記透過面153 を透過し、前記透過／反射面151 から
反射した光をその偏光方向によって選択的に透過させ
る。
【００１９】また、前記画像生成手段としてディジタル
ミラー装置(Digital Mirror Device：以下、DMD とす
る）が採用できる。このDMD は臨界角プリズム150 の透
過面153 に対向して位置され、２次元アレイ構造を有す
る多数の反射ミラー（図示せず）を含む。反射ミラーは
入射光に対して多様な反射角を有するように独立的にヒ
ンジ駆動される。これにより各画素別に入射角に対する
反射角を独立的に選択して画像を生成する。このDMD の
構造は広く知られているのでその図面及び詳細な説明は
省略する。
【００２０】前記投射レンズユニット170 は前記臨界角
プリズム150 とスクリーン（図示せず）間に配置され
て、入射光が前記スクリーンに向かうように拡大投射さ
せる。以下、本発明の第１実施例による反射型プロジェ
クターの動作を説明する。光源110 から照射された光は
カラーホイール120 を透過しながら、カラーが選択さ
れ、光混合手段130 、例えば収束レンズ131 、第１及び
第２フライアイレンズ132 、133 を通過しながら均一光
になり、リレイレンズユニット140 を透過して平行光に
なる。この平行光は偏光子161 を通過しながら一偏光方
向の線偏光光が選択されて透過され、前記臨界角プリズ
ム150 を透過して前記のFLCD163 に入射する。前記FLCD
163 は各画素別に選択的に駆動されて一つの画面を成す
時に必要な各カラー成分に対応する画像を生成して反射
させる。この光は臨界角プリズム150 に再入射され、臨
界角プリズム150 の透過／反射面151 から反射された後
アナライザー165 に入射する。アナライザー165 は入射
光の偏光方向中一偏光方向の光を透過させる。この透過
した光は投射レンズユニット170 を通過してスクリーン
に収束される。ここで、一つの画面の構成は各カラーに
該当する画像を前記スクリーンに順に重畳させることに
より具現される。
【００２１】図５及び図６を参照して、本発明の第２実
施例による反射型プロジェクターを詳細に説明する。こ
こで、前に示した図面と同じ参照符号は同じ機能をする
同じ部材である。本実施例の特徴によると、前記の光混
合手段130 で入射光を乱反射させて均一光にさせるスク
ランブラ135 を採用する。前記スクランブラ135 は光経
路に対して垂直の入射面135aと出射面135bを有する直六
面体状のガラスである。前記スクランブラ135 の出射面
135bにおいて、その縦横比は前記FLCD163 の縦横比に比
例する。
【００２２】前記のように、構成された本発明の第１及
び第２実施例による反射型プロジェクターは偏光による
光経路変換時、光の入射角に敏感な偏光ビームスプリッ
タの使用を排除し、臨界角プリズムを採用することによ
って光学系全体の長さが延びることなく光学系の光軸整
列が容易になる。図７を参照するに、本発明の第３実施
例による反射型プロジェクターは光を生成投射する光源
210 と、光経路上に配置されて入射光をその波長領域に
よって透過及び反射させる第１及び第２二色ミラー231
、235 と、入射光の進行経路を変換する第１、第２及
び第３光経路変換手段240 、250 、260 と、入射光から
画像を生成する第１、第２及び第３画像生成手段245 、
255 、265 と、前記第１、第２及び第３光経路変換手段
240 、250 、260 を経由して入射した光を一方向に出射
させる二色ビームスプリッタ270 と、前記二色ビームス
プリッタ270 側から入射する光を拡大投射させる投射レ
ンズユニット280 とを含んでなる。
【００２３】前記光源210 は光を生成するランプ211
と、このランプ211 から出射した光を反射させてその進
行経路を案内する反射鏡213 とを含む。この光源210 は
第１及び第２実施例で説明した光源110 と実質的に同一
であるのでその詳細な説明は省略する。前記光源210 と
前記第１二色ミラー231 間の光経路上には光源210 方向
から入射した光を発散／収束または乱反射させて均一光
にさせる光混合手段220 がさらに備わることが望まし
い。図７は前記光混合手段220 でお互い隣に配置された
第１及び第２フライアイレンズ221 、222 と、前記第２
フライアイレンズ222 を透過した光を収束させる収束レ
ンズ223 とを含んだ例を示した。この場合、前記反射鏡
213 として放物鏡が使われることが望ましい。前記第１
及び第２フライアイレンズ221 、222 各々は第１実施例
で図２及び図３を参照して説明された第１及び第２フラ
イアイレンズ132 、133 と実質的に同一であるのでその
詳細な説明は省略する。
【００２４】前記光混合手段220 として入射光を乱反射
させて均一光にさせるスクランブラ（図８の225)と、収
束レンズ（図８の226)が採用できる。この場合前記反射
鏡213 は楕円鏡であることが望ましい。前記スクランブ
ラ225 は第２実施例で図５及び図６を参照して説明され
たスクランブラ135 と実質的に同一であるのでその詳細
な説明は省略する。前記収束レンズ226 は前記スクラン
ブラ225 と前記第１二色ミラー231 間の光経路上に配置
されて入射光を収束させる。
【００２５】前記第１二色ミラー231 は前記光源210 側
から入射する光を波長領域によって選択的に透過及び反
射させる。例えば、前記第１二色ミラー231 は誘電体コ
ーティングを通じて製造され、緑色Ｇと赤色Ｒに該当す
る光は反射させ、青色Ｂに該当する光は透過させる。前
記第１二色ミラー231 を透過した光は第１反射ミラー23
2 と第２反射ミラー233 で反射された後前記第１光経路
変換手段240 及び第１画像生成手段245 に入射する。
【００２６】前記第１二色ミラー231 から反射された光
は第３反射ミラー234 から反射された後前記第２二色ミ
ラー235 に入射する。前記第２二色ミラー235 は入射光
を波長領域によって選択的に透過及び反射させる。例え
ば、前記第２二色ミラー235は緑色Ｇに該当する光は反
射させ、赤色Ｒに該当する光は透過させる。前記第２二
色ミラー235 から反射された光は前記第２光経路変換手
段250 及び第２画像生成手段255 に入射する。そして、
前記第２二色ミラー235 を透過した光は前記第3 光経路
変換手段260 及び第３画像生成手段265 に入射する。
【００２７】前記第１光経路変換手段240 は前記第１二
色ミラー231 を透過して入射する光の進行経路を変換さ
せる。そして前記第１画像生成手段245 は前記第１光経
路変換手段240 を経由した入射光から画像を生成する。
前記第１光経路変換手段240は第１集光レンズ241 と、
第１プリズム243 を含んでなる。前記第１集光レンズ24
1 は入射する発散光を収束させて平行光にさせる。前記
第１プリズム243 は前記第１集光レンズ241 側から入射
する光は透過させ、前記第１画像生成手段245により反
射された光は全反射させる第１透過／反射面243aを有す
る。図４を参照するに、前記第１透過／反射面243aを透
過し、前記第１画像生成手段245 から反射されて再入射
する光の光軸と第１透過／反射面243a間の角θo は臨界
角以上の角度を有するように配置される。前記第１プリ
ズム243 及び後述する第２及び第３プリズム253 、263
は第１及び第２実施例で説明された臨界角プリズム150
と実質的に同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【００２８】前記第１画像生成手段245 は第１偏光子24
6 と、第1FLCD247と、第１アナライザー248 とを含んで
なる。前記第１偏光子246 は前記第１集光レンズ241 と
前記第１プリズム243 間の光経路上に配置され、無偏光
の入射光を線偏光させる。前記第1FLCD247は前記第１プ
リズム243 の第１透過面243bに対向して配置される。こ
こで、前記第1FLCD247と前記第１透過面243bは隣接いる
ことが望ましい。前記第1FLCD247は２次元アレイ構造を
有し、各々独立的に駆動する多数の画素を有し、この各
画素別に選択的に駆動する。同一偏光方向の線偏光また
は他の偏光方向の線偏光にさせ、これを前記第１プリズ
ム側に反射させる。前記第１アナライザー248 は前記第
１プリズム243 と前記二色ビームスプリッタ270 間の光
経路上に配置され、前記第1FLCD247で反射されて前記第
１透過面243bを透過し、前記第１透過／反射面243aから
反射された光をその偏光方向によって選択的に透過させ
る。前記第１アナライザー248 を透過した光は前記第１
二色ミラー231 を透過した光、例えば、青色カラーを有
し、この青色に対する画像を含む。
【００２９】前記第２光経路変換手段250 は前記第２二
色ミラー235 と前記二色ビームスプリッタ270 間の光経
路上に配置され、前記第２二色ミラー235 から反射され
た光に対して光の進行経路を変換させるように第２集光
レンズ251 と第２プリズム253 とを含む。ここで、前記
第２集光レンズ251 と第２プリズム253 各々の役割及び
光学的配置は実質的に前記第１集光レンズ241 と第１プ
リズム243 各々と同一であるので、その詳細な説明を省
略する。前記第２画像生成手段255 は第２偏光子256
と、第2FLCD257と、第２アナライザー258 を含んでな
り、その各々の役割及び光学的な配置は実質的に前記第
１画像生成手段245 と同一であるのでその詳細な説明を
省略する。ここで説明されなかった参照番号253aは第２
透過／反射面であり、253bは第２透過面である。
【００３０】前記第３光経路変換手段260 は前記第２二
色ミラー235 と前記二色ビームスープリッタ270 間の光
経路上に配置され、前記第２二色ミラー235 を透過した
光に対して光の進行経路を変換させるように第３集光レ
ンズ261 と第３プリズム263とを含む。ここで、前記第
３集光レンズ261 と第３プリズム263 各々の役割及び光
学的な配置は実質上前記第１集光レンズ241 と第１プリ
ズム243 各々と同一であるのでその詳細な説明を省略す
る。前記第３画像生成手段265 は第３偏光子266 と、第
3FLCD267と、第３アナライザー268 を含んでなり、その
各々の役割及び光学的配置は実質上前記第１画像生成手
段245 と同一であるのでその詳細な説明を省略する。こ
こで説明されなかった参照番号263aは第３透過／反射面
あり、263bは第３透過面である。
【００３１】前記二色ビームスプリッタ270 は三つの入
射面271 、272 、273 と一つの出射面274 を有する。前
記三つの入射面271 、272 、273 各々は前記第１、第２
及び第３光経路変換手段240 、250 、260 各々と対面し
て各光経路変換手段240 、250 、260 を経由して入射す
る光が前記一つの出射面274 に向けるように入射光の進
行経路を変換する。このために、前記二色ビームスプリ
ッタ270 は波長によって選択的に光を透過または反射さ
せる第１及び第２鏡面276 、277 を有する。前記第１鏡
面276 は波長領域によって透過及び反射させるようにコ
ーティングされ、前記第１光経路変換手段240 を経由し
て入射した光は反射させ、第２及び第３光経路変換手段
250 、260 を経由して入射した光は透過させる。前記第
２鏡面277 は波長領域によって透過及び反射させるよう
にコーティングされて前記第１及び第２光経路変換手段
240 、250 を経由した光は透過させ、第３光経路変換手
段260 を経由した光は反射させる。
【００３２】ここで、前記二色ビームスプリッタ270 及
び、第１乃至第３プリズム243 、253 、263 の光学的配
置と光収差を考えて、前記二色ビームスプリッタ270 の
出射面274 と投射レンズユニット280 間に補正プリズム
278 がさらに備わったことが望ましい。前記補正プリズ
ム278 により第１乃至第３プリズム243 、253 、263の
光学的配置変更による光収差、特に色収差及び歪曲が補
正できるので、前記第１乃至第３プリズム243 、253 、
263 を経由して入射した光の光軸が前記二色ビームスプ
リッタ270 の三つの入射面271 、272 、273 各々に垂直
に入射できるように配置することが容易である。また、
光効率が改善するように入射光の光軸が前記二色ビーム
スプリッタ270 の第１及び第２鏡面276 、277 が合う部
分を通過するように前記第１乃至第３プリズム243 、25
3 、263 が配置できる。
【００３３】図７には光源210 から照射され、第１二色
ミラー231 から光が第１光経路変換手段240 に入射さ
れ、反射された光が第２二色ミラー235 方向に入射する
場合の反射型プロジェクターを例を挙げて示したが、こ
れは例示的なことにすぎない。即ち、光源210 と光混合
手段220 の光学的位置と第１二色ミラー231 の波長によ
る透過／反射特性を変えることによって、光源210 から
照射され、第１二色ミラー231 から反射された光が第１
光経路変換手段240 に入射させ、透過した光を第2 二色
ミラー235 側に入射させうる。
【００３４】前記投射レンズユニット280 は前記二色ビ
ームスプリッタ270 とスクリーン（図示せず）間に配置
され、前記二色ビームスプリッタ270 側から入射する光
が前記スクリーンに向かうように拡大投射させる。以
下、本発明の第３実施例による反射型プロジェクターの
動作を説明する。示したように、光源210 から照射され
た光は光混合手段220 を通過しながら、均一光のまま前
記第１二色ミラー231 に入射する。前記第１二色ミラー
231 に入射した光は波長領域によって選択的に透過及び
反射される。前記第１二色ミラー231を透過した光は第
１光経路変換手段240 を経由して第１画像生成手段245
に入射する。前記第１画像生成手段245 は入射光のカラ
ーに該当する画像を形成するように各画素領域によって
入射光の偏光方向を選択して第１プリズム243 で反射さ
せる。第１プリズム243 に入射した光は二色ビームスプ
リッタ270 の入射面271に入射する。前記第１二色ミラ
ー231 から反射された光は第２二色ミラー235 に入射す
る。第２二色ミラー235 は入射光を再び波長領域によっ
て選択的に透過及び反射させる。反射された光は第２光
経路変換手段250 及び第２画像生成手段255 を経由して
前記二色ビームスプリッタ270 の入射面272 に入射す
る。そして、前記第２二色ミラー235 を透過した光は第
３光経路変換手段260 及び第３画像生成手段265 を経由
して前記二色ビームスプリッタ270 の入射面273 に入射
する。前記二色ビームスプリッタ270 に入射した各カラ
ーに該当する光は第１及び第２鏡面276 、277 から選択
的に透過及び反射されて各画素別にお互い重畳したまま
前記投射レンズユニット280 を通過してスクリーンに向
かう。
【００３５】図８を参照して、本発明の第４実施例によ
る反射型プロジェクターを詳細に説明する。ここで、前
に示した図７と同じ参照符号は同じ機能をする同じ部材
である。本実施例の特徴によると、入射光から画像を生
成する第１、第２及び第３画像生成手段245'、255'、26
5'として第１、第２及び第３ディジタルミラー装置（以
下、DMD)249 、259 、269 を採用する。この場合、図７
を参照して説明された第１、第２及び第３偏光子と、第
１、第２及び第３アナライザーの使用が不要な利点があ
る。
【００３６】前記第１ディジタルミラー装置249 は第１
プリズム243 の第１反射面243aに対向して位置され、２
次元アレイ構造を有する多数の反射ミラー（図示せず）
を含む。各反射ミラーは入射光に対して多様な反射角を
有するように独立的にヒンジ駆動される。前記DMD の構
造は広く知られているのでその詳細な説明は省略する。
【００３７】
【発明の効果】前記のように、構成された本発明の第３
及び第４実施例による反射型プロジェクターは臨界角と
の関係により入射光を透過または反射させる第１、第２
及び第３プリズムを含む第１、第２及び第３光経路変換
手段を光経路上に具備し、第１、第２及び第３画像生成
手段を利用して一つのカラー画面を構成する各カラーを
同時に重畳させることによって、スクリーンの明るさを
大幅向上させうる。また、偏光による光経路変換時、光
の入射角に敏感な偏光ビームスプリッタの使用を排除す
ることによって光学的整列が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反射型プロジェクターの光学的配置を示
す概略的な図である。
【図２】本発明の第１実施例による反射型プロジェクタ
ーの光学的配置を示す概略的な図である。
【図３】図２に示したフライアイレンズの概略的な正面
図である。
【図４】本発明の臨界角プリズムとFLCD間の光学的配置
を示す概略的な図である。
【図５】本発明の第２実施例による反射型プロジェクタ
ーの光学的配置を示す概略的な図である。
【図６】本発明の光混合手段より採用されたスクランブ
ラを示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施例による反射型プロジェクタ
ーの光学的配置を示す概略的な図である。
【図８】本発明の第４実施例による反射型プロジェクタ
ーの光学的配置を示す概略的な図である。
【符号の説明】
110 光源 111 ランプ 113 反射鏡 120 カラーホイール 121 カラーフィルター 123 駆動部 130 光混合手段 131 収束レンズ 132 、133 第１及び第２フライアイレンズ 132a、133a 凸部 140 リレイレンズユニット 141 収束レンズ 143 コリメーティングレンズ 150 臨界角プリズム 151 透過／反射面 153 透過面 160 画像生成手段 161 偏光子 163 強誘電体液晶表示素子(FLCD) 165 アナライザー 170 投射レンズユニット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/18 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 21/00 H04N 5/74

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を生成投射する光源と、 各々独立的に駆動される２次元アレイ構造を有する多数
    の画素を含んで前記光源側から入射された光から画像を
    生成し、これを反射させる画像生成手段と、 前記光源側から入射された光を透過させ、前記画像生成
    手段から反射されて再入射された光を反射させるように
    光経路上に傾いて配置された透過／反射面を有する臨界
    角プリズムと、 前記臨界角プリズムの透過／反射面から反射して入射さ
    れた光がスクリーンに向かうように拡大透過させる投射
    レンズユニットと、 前記光源と前記臨界角プリズム間の光経路上に配置され
    て、前記光源側から入射した光を発散／収束または乱反
    射させて均一光にさせる光混合手段と、 前記光混合手段を透過した光を収束させて平行光にさせ
    るリレイレンズユニットとを有し、 該リレイレンズユニットは、前記光混合手段を透過した
    光を発散させる収束レンズと、前記収束レンズと前記臨
    界角プリズム間の光経路上に配置されて入射する発散光
    を収束させるコリメーティングレンズとを含んで平行光
    を出射するよう構成した ことを特徴とする反射型プロジ
    ェクター。
  2. 【請求項２】 前記画像生成手段は、入射光が線偏光さ
    れるように光源と前記臨界角プリズム間の光経路上に配
    置された偏光子と、 前記偏光子を透過し前記臨界角プリズムを透過して入射
    された光を各画素によって独立的に選択された偏光方向
    を有する線偏光光になるようにし、これを反射させる強
    誘電体液晶表示素子と、 前記臨界角プリズムと前記投射レンズユニット間の光経
    路上に配置されて前記透過／反射面から反射した一偏光
    方向の光を透過させるアナライザーとを更に含むことを
    特徴とする請求項１に記載の反射型プロジェクター。
  3. 【請求項３】 前記光混合手段は、前記光源から照射し
    た光を収束させる収束レンズと、入射面及び／または出
    射面に多数の凸部が形成されて各々入射光を収束させ、
    隣接配置された第１及び第２フライアイレンズとを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の反射型プロジェクタ
    ー。
  4. 【請求項４】 前記光混合手段は、入射光を乱反射させ
    て均一光になるように光経路に対して垂直の入射面と出
    射面を有するガラスよりなる直六面体状のスクランブラ
    であることを特徴とする請求項１に記載の反射型プロジ
    ェクター。
  5. 【請求項５】 前記光源と前記臨界角プリズム間に配置
    され、前記光源側から入射した光を波長によって選別透
    過させるように光経路上に選択的に位置する多数のカラ
    ーフィルターと、このカラーフィルターを回転駆動させ
    る駆動部を具備したカラーホイールとをさらに含むこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項
    記載の反射型プロジェクター。
  6. 【請求項６】 光を生成投射する光源と、 光経路上に配置されて入射光を波長領域によって透過及
    び反射させて二つの光に分岐させる第１二色ミラーと、 前記第１二色ミラーから分岐された一光の進行経路を変
    換する第１光経路変換手段と、 前記第１光経路変換手段を経由した入射光から画像を生
    成する第１画像生成手段と、 前記第１二色ミラーから分岐された他の光を波長領域に
    よって透過及び反射させる第２二色ミラーと、 前記第２二色ミラーから反射された光の進行経路を変換
    する第２光経路変換手段と、 前記第２光経路変換手段を経由した入射光から画像を生
    成する第２画像生成手段と、 前記第２二色ミラーを透過した光の進行経路を変換する
    第３光経路変換手段と、 前記第３光経路変換手段を経由した入射光から画像を生
    成する第３画像生成手段と、 前記第１、第２及び第３光経路変換手段を経由して入射
    した光が一方向に出射するように波長によって選択的に
    光を透過または反射させる第１及び第２鏡面を有する二
    色ビームスプリッタと、 前記二色ビームスプリッタ側から入射する光がスクリー
    ンに向かうように拡大透過させる投射レンズユニットと
    を含むことを特徴とする反射型プロジェクター。
  7. 【請求項７】 前記第１光経路変換手段は、入射光を収
    束させる第１集光レンズと、前記第１集光レンズ側から
    入射する光は透過させ、前記第１画像生成手段により反
    射された光は全反射させる第１透過／反射面を有する第
    １プリズムとを更に含むことを特徴とする請求項６に記
    載の反射型プロジェクター。
  8. 【請求項８】 前記第１透過／反射面は、前記第１画像
    生成手段から反射されて再入射する光の光軸に対して臨
    界角以上の角度を有するように配置されたことを特徴と
    する請求項７に記載の反射型プロジェクター。
  9. 【請求項９】 前記第１画像生成手段は、入射光を線偏
    光させる第１偏光子と、 前記第１偏光子を透過し、前記第１光経路変換手段を経
    由して入射した光を各領域によって独立的に選択された
    偏光方向を有する線偏光光になるようにし、これを反射
    させる第１強誘電体液晶表示素子と、 前記第１強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて一偏光方向の光を透過さ
    せる第１アナライザーとを更に含むことを特徴とする請
    求項６に記載の反射型プロジェクター。
  10. 【請求項１０】 前記第１画像生成手段は、前記第１集
    光レンズと前記第１プリズム間の光経路上に配置されて
    入射光を線偏光させる第１偏光子と、 前記第１偏光子及び前記第１プリズムを透過して入射し
    た光を各領域によって独立的に選択された偏光方向を有
    する線偏光光になるようにし、これを前記第１プリズム
    方向に反射させる第１強誘電体液晶表示素子と、 前記第１強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて前記第１強誘電体液晶表
    示素子及び前記第１プリズムから反射して入射した光の
    中で一偏光方向の光を透過させる第１アナライザーとを
    更に含むことを特徴とする請求項７に記載の反射型プロ
    ジェクター。
  11. 【請求項１１】 前記第１画像生成手段は、二次元アレ
    イ構造を有し、各々独立的に駆動される多数の反射ミラ
    ーを含むディジタルミラー装置であることを特徴とする
    請求項６に記載の反射型プロジェクター。
  12. 【請求項１２】 前記第２光経路変換手段は、入射光を
    収束させる第２集光レンズと、前記第２集光レンズ側か
    ら入射する光は透過させ、前記第２画像生成手段により
    反射された光は全反射させる第２透過／反射面を有する
    第２プリズムとを更に含むことを特徴とする請求項６に
    記載の反射型プロジェクター。
  13. 【請求項１３】 前記第２透過／反射面は、前記第２画
    像生成手段から反射されて再入射する光の光軸に対して
    臨界角以上の角度を有するように配置されたことを特徴
    とする請求項１２に記載の反射型プロジェクター。
  14. 【請求項１４】 前記第２画像生成手段は、入射光を線
    偏光させる第２偏光子と、 前記第２偏光子を透過し、前記第２光経路変換手段を経
    由して入射した光を各領域によって独立的に選択された
    偏光方向を有する線偏光光になるようにし、これを反射
    させる第２強誘電体液晶表示素子と、 前記第２強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて一偏光方向の光を透過さ
    せる第２アナライザーとを更に含むことを特徴とする請
    求項６に記載の反射型プロジェクター。
  15. 【請求項１５】 前記第２画像生成手段は、前記第２集
    光レンズと前記第２プリズム間の光経路上に配置されて
    入射光を線偏光させる第２偏光子と、 前記第２偏光子及び前記第２プリズムを透過して入射し
    た光を各領域によって独立的に選択された偏光方向を有
    する線偏光光になるようにし、これを反射させる前記第
    ２プリズム側に反射させる第２強誘電体液晶表示素子
    と、 前記第２強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて前記第２強誘電体液晶表
    示素子及び前記第２プリズムから反射して入射した光の
    中で一偏光方向の光を透過させる第２アナライザーとを
    更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の反射型プ
    ロジェクター。
  16. 【請求項１６】 前記第２画像生成手段は、二次元アレ
    イ構造を有し、各々独立的に駆動される多数の反射ミラ
    ーを含むディジタルミラー装置であることを特徴とする
    請求項６に記載の反射型プロジェクター。
  17. 【請求項１７】 前記第３光経路変換手段は、入射光を
    収束させる第３集光レンズと、前記第３集光レンズ側か
    ら入射する光は透過させ、前記第３画像生成手段により
    反射された光は全反射させる第３透過／反射面を有する
    第３プリズムとよりなることを特徴とする請求項６に記
    載の反射型プロジェクター。
  18. 【請求項１８】 前記第３透過／反射面は、前記第３画
    像生成手段から反射されて再入射する光の光軸に対して
    臨界角以上の角度を有するように配置されたことを特徴
    とする請求項１７に記載の反射型プロジェクター。
  19. 【請求項１９】 前記第３画像生成手段は、入射光を線
    偏光させる第３偏光子と、 前記第３偏光子を透過し、前記第３光経路変換手段を経
    由して入射した光を各領域によって独立的に選択された
    偏光方向を有する線偏光光になるようにし、これを反射
    させる第３強誘電体液晶表示素子と、 前記第３強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて一偏光方向の光を透過さ
    せる第３アナライザーとを更に含むことを特徴とする請
    求項６に記載の反射型プロジェクター。
  20. 【請求項２０】 前記第３画像生成手段は、前記第３集
    光レンズと前記第３プリズム間の光経路上に配置されて
    入射光を線偏光させる第３偏光子と、 前記第３偏光子及び前記第３プリズムを透過して入射さ
    れた光を各領域によって独立的に選択された偏光方向を
    有する線偏光光になるようにし、これを反射させる前記
    第３プリズム側に反射させる第３強誘電体液晶表示素子
    と、 前記第３強誘電体液晶表示素子と前記二色ビームスプリ
    ッタ間の光経路上に配置されて前記第３強誘電体液晶表
    示素子及び前記第３プリズムから反射されて入射した光
    の中で一偏光方向の光を透過させる第３アナライザーと
    を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の反射型
    プロジェクター。
  21. 【請求項２１】 前記第３画像生成手段は、二次元アレ
    イ構造を有し、各々独立的に駆動される多数の反射ミラ
    ーを含むディジタルミラー装置であることを特徴とする
    請求項６に記載の反射型プロジェクター。
  22. 【請求項２２】 前記光源と前記第１二色ミラー間の光
    経路上に光源側から入射した光を発散／収束または乱反
    射させて均一光にさせる光混合手段がさらに備わったこ
    とを特徴とする請求項６乃至請求項２１のうちいずれか
    一項記載の反射型プロジェクター。
  23. 【請求項２３】 前記光混合手段は、入射面及び／また
    は出射面に多数の凸部が形成されて各々入射光を収束さ
    せながら隣接配置された第１及び第２フライアイレンズ
    と、前記第２フライアイレンズを透過した光を収束させ
    て平行光にさせる収束レンズとを更に含むことを特徴と
    する請求項２２に記載の反射型プロジェクター。
  24. 【請求項２４】 前記光混合手段は、入射光を乱反射さ
    せて均一光になるように光経路に対して垂直の入射面と
    出射面を有するガラスよりなる直六面体状のスクランブ
    ラであることを特徴とする請求項２２に記載の反射型プ
    ロジェクター。
  25. 【請求項２５】 前記二色ビームスプリッタの光出射面
    に形成されて入射光の収差を補正する補正プリズムをさ
    らに含むことを特徴とする請求項６乃至請求項２４のう
    ちいずれか一項記載の反射型プロジェクター。
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