JP3045844B2 - 画像合成投影装置 - Google Patents

画像合成投影装置

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JP3045844B2
JP3045844B2 JP3279022A JP27902291A JP3045844B2 JP 3045844 B2 JP3045844 B2 JP 3045844B2 JP 3279022 A JP3279022 A JP 3279022A JP 27902291 A JP27902291 A JP 27902291A JP 3045844 B2 JP3045844 B2 JP 3045844B2
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康幸 手島
保則 新井
延孝 峯藤
隆之 飯塚
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旭光学工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、光透過型の画像パネル、例えば
液晶パネルを用いた画像合成投影装置に関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】例えば三板式液晶カラー
プロジェクタは、光源からの白色光束を分光手段によっ
て赤、緑、青の三色の光束に分光し、この三色の光束
を、それぞれ赤、緑、青の画像情報を表示する三枚の液
晶パネルに入射させ、この光束を光束合成手段および投
影レンズを介して、スクリーン上に投影し、カラー画像
を得る。
【0003】分光手段としては従来、ダイクロイックミ
ラーやダイクロイックプリズムが用いられてきた。とこ
ろが、これらのミラーやプリズムは、特定の波長領域の
光のみを反射するという厳しい特性が要求され、その製
造に当たっては、透明基板または透明プリズム上に、特
定の屈折率、厚さの複数層の薄膜(ダイクロイックコー
ト)を形成する必要がある。このため、コート設計、製
作が難しく、コスト高の原因となっていた。またこれら
のダイクロイックコートは、光線の入射角度の変化によ
る波長シフトや、偏光による特性変化が避けられない。
【0004】
【発明の目的】本発明は、従来の画像合成投影装置の分
光手段についての以上の問題意識に基づき、ダイクロイ
ックコートの負担を軽減し、安価で安定した性能の画像
合成投影装置を得ることを目的とする。
【0005】
【発明の概要】本発明は、分光手段の一部に、着色され
た透光材料、例えばカラーフィルタを用いることによ
り、分光手段におけるダイクロイックコートの負担を軽
減するという着想に基づいて完成されたものである。
【0006】すなわち本発明は、光源の光を分光する分
光手段と、この分光手段によって分光された光束がそれ
ぞれ入射する、該分光光束に対応する分光画像情報を有
する光透過型の複数の画像パネルと、この複数の画像パ
ネルを透過した光束を合成する光束合成手段とを備えた
画像合成投影装置において、分光手段中に、表面に所定
波長帯の光を反射するダイクロイックコートが施され
た、上記所定波長帯とは異なる波長帯の光を透過する
色された透光材料を含むことを特徴としている。
【0007】着色された透光材料は、特定波長域以外の
波長を吸収するという性質がある。本発明は、この性質
を利用するものであるから、分光のステップに応じ、適
当な段階で、分光特性に応じて着色した透光材料を用い
る。より具体的には、着色透明材料は、特定の波長域を
有する分光光束の短波長側をカットするために用いると
よい。すなわちダイクロイックコートにより、分光光束
の長波長側をカットし、着色透光材料により短波長側を
カットすれば、ダイクロイックコートの短波長側のリッ
プルや漏れ光を厳しく管理する必要がない。つまりダイ
クロイックコートは長波長側のみ精度を出せばよいか
ら、その負担を軽減することができる。着色透光材料
は、例えばカラーフィルタから構成することができ、こ
のカラーフィルタの表面にダイクロイックコートを施す
ことができる。
【0008】分光手段は、光源側から順に、青光を反射
するダイクロイックミラーと、このダイクロイックミラ
ーを透過し光を分光する表面に所定波長帯の光を反
射するダイクロイックコートが施された、上記所定波長
帯とは異なる波長帯の光を透過する着色透明材料とし
て、表面に緑光を反射するダイクロイックコートが施さ
れた赤透過カラーフィルタを備えることが望ましい。ま
た別の態様において分光手段は、光源側から順に、表面
所定波長帯の光を反射するダイクロイックコートが施
された、上記所定波長帯とは異なる波長帯の光を透過す
着色透明材料として、青反射ダイクロイックコートが
施された緑赤透過カラーフィルタと、この緑赤透過カラ
ーフィルタを透過して光を分光する、緑よりも短波長を
反射するダイクロイックコートが施された赤透過フィル
タを備えることが望ましい。
【0009】
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する。
図1ないし図7は、本発明の画像合成投影装置の第一の
実施例を示すもので、白色照明光を発する光源10から
発した平行光束は、コールドミラー11で反射した後、
Bダイクロイックミラー12で青光のみが反射分離され
る。分離された青光は、アルミミラー13を介して、青
光の画像情報を持つB液晶ユニット14に入射し、さら
にコンデンサレンズ15を介して、投影レンズ16に入
射する。
【0010】一方、Bダイクロイックミラー12を透過
した光は、表面にGダイクロイックコート17を施した
赤透過カラーフィルタ18に達し、このGダイクロイッ
クコート17で反射した緑光は、緑光の画像情報を持つ
G液晶パネル19に入射する。G液晶パネル19を透過
した緑光は、コンデンサレンズ20、およびGダイクロ
イックミラー21を介して投影レンズ16に入射する。
【0011】一方、Gダイクロイックコート17および
赤透過カラーフィルタ18を透過した赤光は、赤光の画
像情報を持つR液晶パネル22に入射し、さらにコンデ
ンサレンズ23、アルミミラー24およびRダイクロイ
ックミラー25を介して投影レンズ16に入射する。投
影レンズ16に入射した各色の画像情報を持つ光束は、
互いに重ねあわされてカラー画像となり、スクリーン上
に投影される。
【0012】本発明は、以上の実施例においては、赤光
を分離するために、赤透過カラーフィルタ18を用いた
点に特徴がある。いま、B液晶ユニット14、G液晶パ
ネル19、およびR液晶パネル22に入射させる(べ
き)青、緑、赤の光束がそれぞれ、図2に示す分光分布
を有するとし、青光の短波長側、長波長側の分光特性カ
ーブをa、b、緑光の短波長側、長波長側の分光特性カ
ーブをc、d、および赤光の短波長側、長波長側の分光
特性カーブをe、fとする。実施例の分光手段は、この
ような分光分布を持つ分光光束を得るためのものであ
り、次に、どの分光要素によって、これらの分光特性カ
ーブが得られるかを説明する。
【0013】光源10を出た白色光束は、コールドミラ
ー11で反射する際、図3で示すように、分光分布の短
波長側、超波長側の両側をカットされる。この短波長側
と長波長側の分光特性カーブが、青光のaと赤光のfで
ある。次にBダイクロイックミラー12において、図4
で示すように、青光のみが反射する。この反射特性カー
ブによって、青光の長波長側の分光特性カーブbが決定
され、この青光がアルミミラー13を経て、B液晶ユニ
ット14に入射する。
【0014】一方、Bダイクロイックミラー12を透過
した、緑光と赤光を含む光束は、Gダイクロイックコー
ト17において、図5に示すように、緑光のみが反射す
る。この反射特性カーブによって、緑光の短波長側と長
波長側の分光特性カーブcとdが決定され、この緑光が
G液晶パネル19に入射する。
【0015】Gダイクロイックコート17を透過した光
は、さらに赤透過カラーフィルタ18を通過する。この
赤透過カラーフィルタ18は、図6に示す光透過(吸
収)特性を有している。つまり、赤光の短波長側リミッ
トより短波長側の光を吸収してしまう。この透過率特性
によって、赤光の短波長側の分光特性カーブeが決定さ
れる。
【0016】一般的に、カラーフィルタは、使用波長よ
りも短波長側の光の透過率は殆ど零である。従って、上
の実施例の場合、Gダイクロイックコート17から青、
緑の光が漏れてきても、赤透過カラーフィルタ18によ
り、これを確実にカットすることができる。つまりGダ
イクロイックコート17のコート仕様は、短波長側に厳
しくする必要がなく、それだけ製造コストが安くなる。
図5では、模式的に、反射特性カーブcより短波長側の
反射率が高く描かれているが、このように緑光、青光が
Gダイクロイックコート17から漏れても、何ら問題が
ない。
【0017】ちなみに、従来装置においては、Bダイク
ロイックミラー12とGダイクロイックコート17だけ
では、赤の良好な分光特性が得られないので、R液晶パ
ネル22の前方に、別にRダイクロイックフィルタを配
置していた。本発明によれば、このRダイクロイックフ
ィルタに変えて、安価で性能の安定した赤透過カラーフ
ィルタ18を用いることができるので、性能的にもコス
ト的にも有利である。
【0018】図7は、表面にGダイクロイックコート1
7を形成した赤透過カラーフィルタ18の模式図であ
る。赤透過カラーフィルタ18としては、具体的には、
HOYA株式会社製『HOYA R-60 』等を用いることがで
きる。なお、赤透過カラーフィルタ18’は、図1に鎖
線で示すように、Gダイクロイックコート17とは別に
設けることもできるが、Gダイクロイックコート17の
基板として設ければ、部品点数を減らすことができる。
【0019】図8ないし図13は、本発明の第二の実施
例を示すもので、第一の実施例と同一の構成要素には、
同一の符合を付している。この実施例は、第一の実施例
において、Bダイクロイックミラー12を緑赤通過カラ
ーフィルタ26の表面に形成した点、およびGダイクロ
イックコート17’の反射特性を長波長側だけにセット
した点が異なる。
【0020】すなわち、コールドミラー11およびBダ
イクロイックミラー12の反射特性は、図9および図1
0に示すように、第一の実施例と同様である。これに対
し、Bダイクロイックミラー12を載せた緑赤通過カラ
ーフィルタ26は、図11に示すように、緑光の分光分
布特性カーブcより短波長側の光(青光)を吸収し、こ
れより長波長側の光、つまり緑光と赤光を通過させる。
この緑赤通過カラーフィルタ26によって緑光の短波長
側の分光特性カーブcが決定される。第一の実施例で
は、このカーブcは、Gダイクロイックコート17によ
って決定されていた。
【0021】この結果、この実施例のGダイクロイック
コート17’は、緑光の長波長側のみをカットすればよ
く、このため、図12に示すように、長波長側のみに分
光特性(反射特性)カーブdを有している。従って、G
ダイクロイックコート17’のコートもまた容易にな
り、性能の安定化およびコストの低下に寄与する。緑赤
通過カラーフィルタ26としては、具体的には、HOY
A株式会社製『HOYA Y-50 』等を用いることができる。
【0022】上記実施例では、各液晶パネルの後方にコ
ンデンサレンズを配置しているが、光学系によっては、
液晶パネルの前方にコンデンサレンズを配置する場合が
ある。この配置においては、コンデンサレンズ自身を着
色しても、上記と同様の作用を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明の画像合成投影装置
によれば、従来分光のために必要としていたダイクロイ
ックコートの負担を軽減することができる。すなわち、
特定の分光光束についてはダイクロイックコートを不要
とし、特定のダイクロイックコートについては、そのコ
ート設計および製造を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像合成投影装置の第一の実施例を示
す光学系統図である。
【図2】図1の画像パネルに入射させるべき分光光束の
分光分布の例を示すグラフである。
【図3】図1の投影装置のコールドミラーによる分光反
射特性の例を示すグラフである。
【図4】図1の青反射ダイクロイックミラーによる分光
反射特性の例を示すグラフである。
【図5】図1の緑反射ダイクロイックミラーによる分光
反射特性の例を示すグラフである。
【図6】図1の赤透過カラーフィルタによる分光透過特
性の例を示すグラフである。
【図7】カラーフィルタ上にダイクロイックコートを付
したフィルタ構造の模式図である。
【図8】本発明の画像合成投影装置の第二の実施例を示
す光学系統図である。
【図9】図8の投影装置のコールドミラーによる分光反
射特性の例を示すグラフである。
【図10】図8の青反射ダイクロイックミラーによる分
光反射特性の例を示すグラフである。
【図11】図8の緑赤透過カラーフィルタによる分光透
過特性の例を示すグラフである。
【図12】図8の緑反射ダイクロイックミラーによる分
光反射特性の例を示すグラフである。
【図13】図8の赤透過カラーフィルタによる分光透過
特性の例を示すグラフである。
【符号の説明】
10 光源 11 コールドミラー 12 21 25 ダイクロイックミラー 14 19 22 液晶パネル 18 18’ 26 カラーフィルタ 16 投影レンズ 17 17’ ダイクロイックコート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 隆之 東京都板橋区前野町2丁目36番9号 旭 光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−103842(JP,A) 特開 平2−287452(JP,A) 特開 平3−67216(JP,A) 特開 昭63−84368(JP,A) 特開 平2−83529(JP,A) 実開 平3−51420(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 33/12 G02B 5/28 G02B 27/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源の光を分光する分光手段と; この分光手段によって分光された光束がそれぞれ入射す
    る、該分光光束に対応する画像情報を有する光透過型の
    複数の画像パネルと; この複数の画像パネルを透過した光束を合成する光束合
    成手段と; を備えた画像合成投影装置において、 上記分光手段は、表面に所定波長帯の光を反射するダイ
    クロイックコートが施された、上記所定波長帯とは異な
    る波長帯の光を透過する着色された透光材料を有するこ
    とを特徴とする画像合成投影装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の画像合成投影装置におい
    て、上記分光手段は光源側から順に、青光を反射するダ
    イクロイックミラーと、このダイクロイックミラーを透
    過した光を分光する、上記表面に所定波長帯の光を反射
    するダイクロイックコートが施された、上記所定波長帯
    とは異なる波長帯の光を透過する着色された透光材料と
    して、表面に緑光を反射するダイクロイックコートが施
    された赤透過カラーフィルタを備えている画像合成投影
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の画像合成投影装置におい
    て、上記分光手段は光源側から順に、上記表面に所定波
    長帯の光を反射するダイクロイックコートが施された
    上記所定波長帯とは異なる波長帯の光を透過する着色さ
    れた透光材料として、青反射ダイクロイックコートが施
    された緑赤透過カラーフィルタと、この緑赤透過カラー
    フィルタを透過した光を分光する、緑よりも短波長を反
    射するダイクロイックコートが施された赤透過フィルタ
    とを備えている画像合成投影装置。
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JP4816605B2 (ja) * 2007-09-17 2011-11-16 株式会社デンソー 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
WO2011021373A1 (ja) * 2009-08-21 2011-02-24 パナソニック株式会社 表示パネル、表示装置
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