JP3639388B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はDMD(鏡面反射型光変調器)を用いた投写型映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、微小鏡面素子を画素に応じて平面状に配置し、各々の微小鏡面素子の反射を利用して映像を表示するDMDを用いた投写型映像表示装置が、特開平7−36012号公報等により提案されている。このDMDを用いた投写型映像表示装置は、光源から出射された光をDMDで画像を形成するための有効光と画像とは関係ない無効光とに分離して反射し、この反射された光のうち有効光を投写レンズによりスクリーンに向けて投影し、スクリーン上に拡大映像を表示するものである。
【0003】
尚、DMDは、図3に示すように、映像データの画素の配列に応じて微小鏡面素子41が複数配列されて構成されている。前記微小鏡面素子41は画素として有効な場合は、図3(a)に示すように中立状態に対して+10度傾き、逆に画素として無効な場合は図3(b)に示すように中立状態に対して−10度傾くように形成されている。これにより、入射光に対して鏡面で反射される反射光が画像を形成するために必要な有効反射光と無効な無効反射光とで20度の光路差を有するように切り換えられる。
【0004】
しかしながら、このようなDMDを用いた投写型映像表示装置では、無効反射光が投写レンズには入射しないため、スクリーンに映出される映像の輝度が低くなるという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来例の欠点に鑑み為されたものであり、無効状態の微小鏡面素子で反射された画像とは関係の無い光が多く存在しても、輝度の高い映像を投影することが出来る投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の投写型映像表示装置は、映像を構成する画素に応じて複数の微小鏡面素子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源からの光を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像データに応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射される光のうち映像を構成するための有効光を投写レンズより投写して映像を表示する投写型映像表示装置において、前記光源と前記鏡面反射型光変調器との間に、該光源からの光のうち第1の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射させると共に、後方からの光のうち、前記第1の偏光光と直角・直交な関係にある第2の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に透過させる偏光ビームスプリッタ素子を配置し、前記鏡面反射型光変調器の光出射側に、該鏡面反射型光変調器によって反射された第1の偏光光のうち前記有効光ではない無効光を後方より前記偏光ビームスプリッタ素子に入射させる光路変更手段と、前記無効光を第2の偏光光に変換する偏光方向変換手段とを配置したことを特徴とする。
【0007】
このような構成によれば、投写レンズに入射しなかった無効光が偏光ビームスプリッタ素子に入射して鏡面反射型光変調器に向い、再度、映像を構成するための光として利用されるため、投写映像の輝度が向上する。
【0008】
更に、本発明の投写型映像表示装置では、前記偏光ビームスプリッタ素子を第1の偏光ビームスプリッタと第2の偏光ビームスプリッタとにより構成し、前記前記第1の偏光ビームスプリッタにより前記光源からの光のうち第1の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射し、前記光源からの光のうち第2の偏光光を透過し、前記第2の偏光光を第1の偏光光に変換した後、前記第2の偏光ビームスプリッタにより前記鏡面反射型光変調器側に反射するように構成することにより、第1の偏光ビームスプリッタを透過し、鏡面反射型光変調器に向かわない第1の偏光光を第2の偏光光に変換し、第2の偏光ビームスプリッタにより反射して鏡面反射型光変調器に向かわせることが出来るため、光源からの光を前記偏光ビームスプリッタ素子での損失を抑え、有効に利用することが出来る。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明のDMDを用いた投写型映像表示装置の構成を模式的に示す図、図2は要部構成を拡大して示す図である。
【0010】
図中、1は光源、21、22は前記光源1からの光を所定の大きさ(径)の平行光に変換するコンデンサレンズ、3は前記コンデンサレンズ21、22により変換された平行光を入射し、画像を構成するための有効光と、画像とは関係の無い無効光とに分けて反射するDMD、4はDMD3で反射された光のうち有効光を入射し、スクリーン(図示せず)に向けて投影する投写レンズである。
【0011】
本実施例の投写型映像表示装置では、光源1と投写レンズ4との間の光路上には、偏光ビームスプリッタ素子6、プリズム7、及びDMD3が配置されている。
【0012】
前記偏光ビームスプリッタ素子6は、第1偏光ビームスプリッタ61と第2偏光ビームスプリッタ62とから成り、更にその近傍に1/4波長板63、1/2波長板64(偏光方向変換手段)と、反射ミラー65とが配置されている。
【0013】
前記反射ミラー65は光源1と向かい合うように配置されている。前記第1、第2偏光ビームスプリッタ61、62は光源1と反射ミラー65とを結ぶ光路上に配置されており、第1偏光ビームスプリッタ61が光源1側に、第2偏光ビームスプリッタ62が反射ミラー65側に夫々位置している。
【0014】
前記1/4波長板63は第2偏光ビームスプリッタ62と反射ミラー65との間に配置されており、1/2波長板64は前記第1の1/4波長板63とは直交し、プリズム7とは反対側(以後、後方側という)に配置されている。
【0015】
前記第1偏光ビームスプリッタ61は、光源1からの光のうちS波光(第1偏光光)をプリズム7側(以後、前方側という)に反射し、P波光(第2偏光光)を第2偏光ビームスプリッタ62側に透過し、また後方側から入射するP波光を前方側に透過するように構成されている。
【0016】
また、第2偏光ビームスプリッタ62は、前記第1偏光ビームスプリッタ61を透過したP波光を反射ミラー65側に透過し、前記反射ミラー65側から入射するS波光を前方側に反射し、また後方側から入射するP波光を前方側に透過するように構成されている。
【0017】
前記プリズム7は第1プリズム71と第2プリズム72とにより構成されており、前記偏光ビームスプリッタ素子6の前方側に配置されている。
前記第1プリズム71は前記偏光ビームスプリッタ素子6から出射された光を入射する第1面711と、該第1面711より入射した光を第2プリズム72側に出射する第2面712とを備えている。
【0018】
前記第2プリズム72は、前記第1プリズム71の第2面712と平行な面であり、該第2面712から出射された光を入射する第1面721と、DMD4の画像形成面と平行な面であり、該第1面721から入射した光をDMD4側に出射すると共に該DMD4からの反射光を入射する第2面722と、該第2面722に対して直交する面である第3面723と、前記第2面722と平行な面であり第4面724とを備えている。また、前記第1プリズム71の第2面712と前記第2プリズム72の第1面721との間には空気層73が存在している。
【0019】
前記第2プリズム72の第2面は、プリズム材料の屈折率は空気層73の屈折率よりも大きく、プリズム内部より臨界角よりも大きいか又は臨界角に等しい角度で入射した光を全反射する。
【0020】
この第2プリズム72では、第1面721は第2面722と直交して入射する光、即ち、DMD4の微小鏡面素子で反射された光のうち、画像を形成するための有効反射光を臨界角全反射するように構成されている。そして、前記第1面721で臨界角全反射された有効反射光は、第3面723より出射され投写レンズ5に入射する。
【0021】
一方、前記DMD4の微小鏡面素子で反射された光のうち、画像とは関係のない無効反射光は、第2プリズム72の第4面724よりプリズム外に出射される。
【0022】
前記第4面724より出射される光の光路上には第1反射板(光路変更手段)81が、該第1反射板81により反射された光の光路上には第2反射板(光路変更手段)82が配置されている。そして、前記第1、第2反射板81、82は第2プリズム72の第4面724から出射された光を第1、第2反射板81、82で順に反射することにより前記偏光ビームスプリッタ素子6に後方側より入射するように配置されている。
【0023】
この投写型映像表示装置では、光源1から出射された光は、コンデンサレンズ21、22により光束が所望の大きさに絞られた平行光となり、偏光ビームスプリッタ素子6の第1偏光ビームスプリッタ61に入射する。
【0024】
この第1偏光ビームスプリッタ61に入射した光は、図2に示すように、該第1偏光ビームスプリッタ61によりP波光とS波光とに分離され、P波光は第2偏光ビームスプリッタ62側に透過し、S波光は前方側に反射される。前記第1偏光ビームスプリッタ61を通過したP波光は、第2偏光ビームスプリッタ62も通過して反射ミラー65で反射される。この反射光は、反射ミラー65での反射の前後で1回づつ、計2回、1/4波長板63を通過するため、偏光方向が90°回転され、S波光となる。そして、このS波光は第2偏光ビームスプリッタ62により前方側に反射される。
【0025】
前記偏光ビームスプリッタ素子6から前方側に出射された光は、第1プリズム71を屈折しながら透過して第2プリズム72の第1面721に入射する。この第1面721に入射した光は、該第1面721及び第2面722で屈折されてDMD4の画像表示面の法線に対して20°の角度で入射する。
【0026】
前記DMD3は、微小鏡面素子31により前記入射光のうち画像を構成するために必要な有効反射光を反射する。この有効反射光は、第2プリズム72の第2面722に対して法線方向に入射し、屈折されずにプリズム内を通過する。そして、この有効反射光は、第1面721に入射して臨界角全反射され、全ての有効反射光が第3面723に向かう。この第3面723に向かう有効反射光は該第3面723の法線方向となり、屈折されずにそのまま投写レンズ4に入射する。そして、この投写レンズ4に入射された有効反射光はスクリーンに向けて投写され、拡大映像が投影される。
【0027】
一方、前記DMD3に入射し、微小鏡面素子31により反射された光のうち画像を形成するのに関係の無い無効反射光は、第2プリズム72の第2面722に、法線方向に対して20°の角度で入射する。この第2面622に入射した無効反射光は屈折して第4面724に向かい、該第4面724で屈折透過して第1反射板81に向かう。そして、第1、第2反射板81、82で反射されて、前記偏光ビームスプリッタ素子6に後方側より入射する。
【0028】
この時、前記第2反射板82で反射されて偏光ビームスプリッタ素子6に向かう無効反射光は、S波光であるが、1/2波長板64を通過する際、偏光方向が90°回転されてP波光となる。このP波光は第1、第2偏光ビームスプリッタ61、62を透過して前方側に出射される。この前方側に出射されたP波光はプリズム素子7を介してDMD3に入射して、再度、画像形成に利用される。
【0029】
このような実施の形態の投写型映像表示装置では、DMD3で反射された無効反射光をが第1、第2反射板81、82で反射し、1/2波長板64で偏光方向を90°回転させて再度利用されるため、高輝度の画像を表示することが出来る。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、画像を表示するために利用されない無効光を再度利用し、高輝度な画像を表示することが出来る投写型映像表示装置を提供し得る。
【0031】
更に、本発明によれば、上述の効果を得るために用いた偏光ビームスプリッタ素子での光の損失を抑えた投写型映像表示装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の投写型映像表示装置の要部構成を示す図である。
【図3】DMDの微小鏡面素子の基本動作を示す図である。
【符号の説明】
1 光源
3DMD(鏡面反射型光変調器)
31 微小鏡面素子
4 投写レンズ
6 偏光ビームスプリッタ素子
61 第1偏光ビームスプリッタ
62 第2偏光ビームスプリッタ
63 1/4波長板
64 1/2波長板(偏光方向変換手段)
65 反射ミラー
81 第1反射板(光路変更手段)
82 第2反射板(光路変更手段)

Claims (2)

  1. 映像を構成する画素に応じて複数の微小鏡面素子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源からの光を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像データに応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射される光のうち映像を構成するための有効光を投写レンズより投写して映像を表示する投写型映像表示装置において、前記光源と前記鏡面反射型光変調器との間に、該光源からの光のうち第1の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射させると共に、後方からの光のうち、前記第 1 の偏光光と直角・直交な関係にある第2の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に透過させる偏光ビームスプリッタ素子を配置し、前記鏡面反射型光変調器の光出射側に、該鏡面反射型光変調器によって反射された第1の偏光光のうち前記有効光ではない無効光を後方より前記偏光ビームスプリッタ素子に入射させる光路変更手段と、前記無効光を第2の偏光光に変換する偏光方向変換手段とを配置したことを特徴とする投写型映像表示装置。
  2. 前記偏光ビームスプリッタ素子を第1の偏光ビームスプリッタと第2の偏光ビームスプリッタとにより構成し、前記前記第1の偏光ビームスプリッタにより前記光源からの光のうち第1の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射し、前記光源からの光のうち第2の偏光光を透過し、前記第2の偏光光を第1の偏光光に変換した後、前記第2の偏光ビームスプリッタにより前記鏡面反射型光変調器側に反射することを特徴とする請求項1記載の投写型映像表示装置。
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