JP4967201B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ライトバルブを用いた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置では、画像信号に基づいてライトバルブで変調された光が、投射レンズによってスクリーンに投射される。一般に、ライトバルブは電気書き込み式ライトバルブが用いられている。このライトバルブは、基板上にTFT等の複数の非線形スイッチング素子が画素に対応して設けられている。これらのTFTは、それぞれ画像信号に応じた電圧を各画素に対応するマトリックス形状に配列された変調層たる液晶層に対して選択的に印加する。電圧が印加された液晶層は液晶分子の配列が変わり、当該液晶層が位相板の役目を果たすようになる。したがって、ライトバルブに入射された光は、当該液晶層を経由して射出されることにより、入射時の偏光と振動方向が異なる偏光の変調光として射出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなライトバルブは、各画素間の間隙部が格子形状を構成し、入射光に対して回折格子を形成する構成となっており、変調光はいわゆる0(ゼロ)次光のみでなく、±1次光、±2次光…と回折光が射出される。発明者らは、ライトバルブから射出される変調光のうち0次光以外の光を遮断しなければならないことを見出した。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記ライトバルブから射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記ライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
(2)請求項3に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、前記ライトバルブから射出された光を検光する検光光学系と、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記検光光学系によって検光された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記ライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
(3)請求項9に記載の発明による投射型表示装置は、照明光を供給する光源と、前記照明光を第1色光と第2色光とに色分解する色分解光学系と、第1の画像信号に基づいて、前記第1色光を射出する第1のライトバルブと、第2の画像信号に基づいて、前記第2色光を射出する第2のライトバルブと、前記第1のライトバルブから射出された光と前記第2のライトバルブから射出された光と色合成する色合成光学系と、前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記色合成光学系から射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、前記第1のライトバルブおよび前記第2のライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、を備えることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第一の実施の形態−
図1は、本発明の第一の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。図1において、投射型表示装置は、光源201と、偏光照明装置204と、クロスダイクロイックミラー208,209と、折り曲げミラー210および211と、ダイクロイックミラー212と、R光用偏光ビームスプリッタ213Rと、G光用偏光ビームスプリッタ213Gと、B光用偏光ビームスプリッタ213Bと、R光用反射型ライトバルブ214Rと、G光用反射型ライトバルブ214Gと、B光用反射型ライトバルブ214Bと、クロスダイクロイックプリズム215Bと、投射レンズ216とを有する。
【0008】
光源201は、ランプ201aならびに放物面形状の凹面鏡201bから構成される。光源201から射出された略平行光束は、偏光照明装置204により略単一偏光(S偏光)に変換される。この偏光照明装置204は、フライアイインテグレータ、偏光ビームスプリッタアレイ205、1/2波長位相板206ならびにコンデンサレンズ207から構成されている。フライアイインテグレータは、複数のレンズ202aを平面的に配列した第1のレンズ板202と、同様に複数のレンズ203aを平面的に配列した第2のレンズ板203とから構成され、略平行光束を複数の光束に分割する。
【0009】
偏光ビームスプリッタアレイ205は、複数の偏光ビームスプリッタ205Pがアレイ状に形成されたもので、フライアイインテグレータによって分割された各光束に対応して配置される。1/2波長位相板206は、偏光ビームスプリッタアレイ205の偏光ビームスプリッタ205Pの1つおきの射出面に配置され、当該偏光ビームスプリッタを透過して射出するP偏光をS偏光に変換する。反射するS偏光は隣接の偏光ビームスプリッタに入射し、反射されてS偏光で射出される。コンデンサレンズ207は、上記偏光ビームスプリッタアレイ205、および上記1/2波長位相板206から射出される単一偏光を集光する。これらの構成により、光源201による光源光が単一偏光(本実施の形態ではS偏光)に変換される。
【0010】
偏光照明装置204から射出された略平行光束の光源光は、クロスダイクロイックミラーに入射される。クロスダイクロイックミラーは、ダイクロイックミラー208と、ダイクロイックミラー209とで構成される。ダイクロイックミラー208およびダイクロイックミラー209は、それぞれ入射光軸に対して入射角度45度を有してクロス形状に配置されている。ダイクロイックミラー208は、B(青)光反射特性を有する。一方、ダイクロイックミラー209は、R(赤)光ならびにG(緑)光反射特性を有する。クロスダイクロイックミラー208,209は、入射された光源光を、入射光軸に垂直で互いに反対方向に進行するB光と、R光およびG光の混合光とに色分解する。
【0011】
色分解されたB光は、折り曲げミラー210にて反射され、その入射光軸がB光用偏光ビームスプリッタ213Bの入射面に対して垂直に、かつB光用偏光ビームスプリッタ213Bの偏光分離部213B−Pに対して42度の入射角度にて入射される。ここで、入射光軸とは、入射光束の中心軸をいう。偏光ビームスプリッタ213Bは、B光の入射面と偏光分離部213B−Pを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ214Bと向かい合う面とを側面とするプリズム部材213B−1と、当該プリズム213B−1と同形状のプリズム213B−2とから構成される。両プリズムの頂角は2つの鋭角が42度であり、鈍角が96度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ213Bは、図1を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【0012】
R光およびG光の混合光は、折り曲げミラー211にて反射され、ダイクロイックミラー212に入射される。ダイクロイックミラー212は、G光を反射するとともにR光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー212は、入射された混合光を、反射G光と透過R光とに色分解する。このように、ダイクロイックミラー208,209およびダイクロイックミラー212は、光源光をR光、G光、ならびにB光からなる光の3原色に色分解する色分解光学系を構成する。
【0013】
色分解されたG光の入射光軸は、G光用偏光ビームスプリッタ213Gの入射面に対して垂直に、かつG光用偏光ビームスプリッタ213Gの偏光分離部213G−Pに対して42度の入射角度にて入射される。偏光ビームスプリッタ213Gは、G光の入射面と偏光分離部213G−Pを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ214Gと向かい合う面とを側面とするプリズム部材213G−1と、当該プリズム213G−1と同形状のプリズム部材213G−2とから構成される。両プリズムの頂角は2つの鋭角が42度であり、鈍角が96度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ213Gは、図1を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【0014】
色分解されたR光の入射光軸は、R光用偏光ビームスプリッタ213Rの入射面に対して垂直に、かつR光用偏光ビームスプリッタ213Rの偏光分離部213R−Pに対して42度の入射角度にて入射される。偏光ビームスプリッタ213Rは、R光の入射面と偏光分離部213R−Pを構成する面、ならびに反射型ライトバルブ214Rと向かい合う面とを側面とするプリズム部材213R−1と、当該プリズム213R−1と同形状のプリズム213R−2とから構成される。両プリズム部材の頂角は、それぞれ2つの鋭角が42度であり、鈍角が96度である。すなわち、偏光ビームスプリッタ213Rは、図1を紙面に対して垂直方向から見て平行四辺形形状に構成されている。
【0015】
各色光用偏光ビームスプリッタに入射された各色光は、それぞれ各色光用偏光ビームスプリッタ内の偏光分離部を反射して偏光ビームスプリッタを射出するS偏光と、偏光分離部を透過して偏光ビームスプリッタを射出するP偏光とに偏光分離される。本実施の形態では、S偏光をライトバルブに向けて射出する照明光として使用し、P偏光を不要光として廃棄する構成とする。
【0016】
上述した各色用偏光ビームスプリッタを構成する各プリズム部材は、光弾性係数の絶対値が通過する光の波長に対して1.5×10−8cm2/N以下の値を有するガラス硝材が使用される。この硝材の屈折率は1.85である。この硝材を用いて偏光ビームスプリッタを構成することにより、偏光ビームスプリッタを透過する偏光の偏光状態の変化を最小に抑えることができる。
【0017】
B光用偏光ビームスプリッタ213Bを射出したB色のS偏光は、反射型ライトバルブ214Bに入射される。G光用偏光ビームスプリッタ213Gを射出したG色のS偏光は、反射型ライトバルブ214Gに入射される。R光用偏光ビームスプリッタ213Rを射出したR色のS偏光は、反射型ライトバルブ214Rに入射される。
【0018】
ここで、反射型ライトバルブ214B、214Gおよび214Rについて説明する。反射型ライトバルブは、電気書き込み式反射型ライトバルブである。すなわち、シリコン基板上にTFT等の複数の非線形スイッチング素子が画素に対応してそれぞれ設けられ、各TFT上には、画素の形状を定義し、かつ、液晶層に電圧を印加する電極がそれぞれ接続されている。さらに各電極の上には、液晶層が形成されている。これらのTFTは、それぞれ画像信号に応じた電圧を液晶層に対して選択的に印加する。電圧が印加された液晶層は、液晶分子の配列が変わり、当該液晶層が位相板の役目を果たすようになる。
【0019】
液晶層に電圧を印加する電極は、液晶層側から入射される光を反射する反射板としても機能する。したがって、反射型ライトバルブの電圧が印加されている液晶層の領域に、液晶層の上から入射された偏光光は当該液晶層を経由して反射板に導かれる。反射板で反射された反射光は、再び液晶層を介して射出される。上述したように、電圧が印加された液晶層は位相板として機能するので、反射型ライトバルブから射出される反射光は、入射された偏光と振動方向が異なる偏光の変調光である。一方、反射型ライトバルブの非選択の画素に対応する部分、すなわち、TFTが電圧を印加していない領域の液晶層に入射された偏光は、液晶分子の初期の配向の捻れ構造に従って進行して反射板にて反射される。この反射光は再び捻れ構造に従って逆に進行することより、入射された偏光と振動方向が同じ偏光として射出される。このように、反射型ライトバルブの反射射出光は、変調光であるP偏光と、非変調光であるS偏光とからなる混合光になる。
【0020】
B光用のライトバルブ214Bを反射射出したB色光は、偏光ビームスプリッタ213Bに再び入射され、偏光分離部213B−Pを透過するP偏光の変調光と、偏光分離部213B−Pを反射するS偏光の非変調光とに偏光分離される。偏光ビームスプリッタ213Bで反射される非変調光は、光源201方向に進行して廃棄される。同様に、G光用のライトバルブ214Gを反射射出したG色光は、偏光ビームスプリッタ213Gに再び入射され、偏光分離部213G−Pを透過するP偏光の変調光と、偏光分離部213G−Pを反射するS偏光の非変調光とに偏光分離される。また、R光用のライトバルブ214Rを反射射出したR色光は、偏光ビームスプリッタ213Rに再び入射され、偏光分離部213R−Pを透過するP偏光の変調光と、偏光分離部213R−Pを反射するS偏光の非変調光とに偏光分離される。これにより、各色の非変調光が光源201方向に進行して廃棄される。
【0021】
B光用の偏光ビームスプリッタ213Bを透過したP偏光(変調光)、すなわち、検光光は、クロスダイクロイックプリズム215Bに入射される。同様に、G光用の偏光ビームスプリッタ213Gを透過したP偏光(変調光)、ならびにR光用の偏光ビームスプリッタ1213Rを透過したP偏光(変調光)は、それぞれクロスダイクロイックプリズム215Bに入射される。
【0022】
クロスダイクロイックプリズム215Bは、その内部に、R光反射ダイクロイック膜とB光反射ダイクロイック膜とが互いに直交するように配置された複合プリズム部材である。クロスダイクロイックプリズム215Bに入射したR色の検光光は、R光反射ダイクロイック膜によって投射レンズ216側に反射される。また、クロスダイクロイックプリズム215Bに入射したB色の検光光は、B光反射ダイクロイック膜によって投射レンズ216側に反射される。さらに、クロスダイクロイックプリズム215Bに入射したG色の検光光は、両ダイクロイック膜を透過して投射レンズ216側へ進む。これにより、R色、G色およびB色の検光光は、クロスダイクロイックプリズム215Bの同一面から色合成された光として射出される。色合成光は、投射レンズ216に入射され、スクリーンSC上にフルカラー像が投射される。このように、クロスダイクロイックプリズム215Bが色合成光学系を構成する。
【0023】
投射レンズ216について説明する。投射レンズ216は、外枠部材216dの内部に、開口絞り216cと前群レンズ216aおよび後群レンズ216bとを有する。前群レンズ216aは、開口絞り216cよりクロスダイクロイックプリズム215B側(図1において右側)に配設される。投射レンズ216は、前群レンズ216aの焦点距離の位置に開口絞り216cが配設され、いわゆる前側にテレセントリックな構成を有する。
【0024】
開口絞り216cは、各色光用ライトバルブ214R、214G、214Bから射出され、投射レンズ216に入射されてスクリーンSC上に投射される光線の開口数(NA)を決定する役目をなす。すなわち、各ライトバルブの射出面上の一点から開口数によって決定される広がりを有する光束のみが投射レンズ216の開口絞り216cを通過することができる。
【0025】
各ライトバルブから射出される変調光に0次光以外の回折光成分が存在し、当該成分が上記開口絞り216cによって決定される開口数の中にガイドされると、0次光による本来の投射像の他に、0次光以外の成分による像がスクリーンSC上に投射される。本発明は、ライトバルブから射出された変調光のうち0次光以外の成分を除去することに特徴を有する。
【0026】
ここで、ライトバルブから射出される0次光以外の成分について説明する。反射型ライトバルブは、上述したように、画素に対応してマトリックス形状に配置される複数のスイッチング素子に接続されている電極が反射板を兼ねている。反射型ライトバルブに入射された光は、マトリックス形状の反射板によって反射射出される。このライトバルブを入射側から眺めると、各画素の形状を定義する各反射板の間隙部が構成する格子が回折格子を形成する。このため、ライトバルブを反射射出される光はいわゆる0次光のみでなく、±1次光、±2次光…の回折光が反射される。このような回折光は、投射レンズ216の開口絞り216cによって決定される開口数(NA)の中にガイドされると、その一部が0次光が形成する光束の最外縁光より外側に進行する。
【0027】
図2は、上述した図1の投射型表示装置の基本構成のうちG色の色成分について表した図である。色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム215Bが省略されている。図2において、不図示の光源からのS偏光の入射光軸AXiは偏光ビームスプリッタ113の入射面113aに対して垂直に、かつ偏光ビームスプリッタ113の偏光分離部113Pに対して42度の入射角度にて入射されている。
【0028】
投射レンズ116は、図1と同様に、偏光ビームスプリッタ113側に配置される前群レンズ116aと、スクリーンSC側に配置される後群レンズ116b、および前群レンズ116aの焦点位置に配置される開口絞り116cを有する。さらに、後群レンズ116bのスクリーンSC側に外枠部材116dから延設されたはみ出し部hを有する。
【0029】
投射レンズ116は、図1を参照して説明したように、前側にテレセントリックな関係を有する。したがって、開口絞り113cの中央を通過する光線として主光線を定義すると、偏光ビームスプリッタ113側に逆行する光路の主光線は光軸AXに平行となる。図2において、反射型ライトバルブ114の射出面右端A1および左端A2、ならびに中央部A3に至る3本の主光線が記されている。右端A1、左端A2、中央部A3を含む反射型ライトバルブ114の射出面全面からは、開口絞り116cによって決定される開口数(NA)を有する光束が射出される。これらの射出光束は、偏光ビームスプリッタ113を経て前群レンズ116aに入射され、開口絞り113cを通過して後群レンズ116bによってスクリーン上に集光される。反射型ライトバルブ114の射出面右端A1から射出された光束による像がA1'に、射出面左端A2から射出された光束による像がA2'に、射出面中央部A3から射出された光束による像がA3'に、それぞれ対応する。
【0030】
このとき、反射型ライトバルブ114の射出面右端A1から射出される回折光M1が、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ113に入射される。回折光M1は、偏光ビームスプリッタ113の面113aによって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行して射出面113cから射出される。つまり、回折光M1は0次光でないにもかかわらず、開口絞り116cによって決定される開口数(NA)の中にガイドされる。
【0031】
偏光ビームスプリッタ113から射出された回折光M1は投射レンズ116に入射されると、開口絞り116cの略中央部を通過し、後群レンズ116bによって屈折されて進行する。投射レンズ116の外枠部材116dに、スクリーンSC側に延設されたはみ出し部hが形成されている。このため、後群レンズ116bを射出した回折光M1は、はみ出し部hによって遮断されてスクリーンSC上に到達しない。はみ出し部hが形成されていない場合は、スクリーンSC上にゴースト像Xが投射される。
【0032】
外枠部材116dのはみ出し部hの長さは、0次光が形成する光束の最外縁光より外側に進行する回折光を遮断するように決定される。外枠部材116dの内側は、はみ出し部hを含めて光反射を起こさないように表面処理が施される。たとえば、表面に光吸収部材を形成して黒色塗料を塗布したり、表面を粗くして光を散乱するように処理される。また、開口絞り116cも同様に、その表面で光の反射を生じさせないように処理される。
【0033】
なお、反射型ライトバルブ114の射出面において、右端A1以外の部分、たとえば、左端A2、中央部A3などからも同様に回折光が射出される。本実施の形態の場合は、反射型ライトバルブ114の射出面の右端A1以外の部分から射出される回折光は、偏光ビームスプリッタ113の面113aで反射されても上述した主光線と略平行な光線とならないので、開口絞り116cによって決定される開口数(NA)の中に導かれることがない。また、反射型ライトバルブ114の射出面の左端A2の部分から射出される回折光M2は、偏光ビームスプリッタ113の面113dで反射されても上述した主光線と略平行な光線とならないので、開口絞り116cによって決定される開口数(NA)の中に導かれることがない。
【0034】
図2では、G光用の反射型ライトバルブ114ならびに偏光ビームスプリッタ113のみを記載して説明した。図2の反射型ライトバルブ114の射出面右端A1から射出される回折光M1が、図1におけるG光用反射型ライトバルブ214Gの射出面右端から射出される回折光MGに対応する。
【0035】
B光用およびR光用の反射型ライトバルブならびに偏光ビームスプリッタについても、G色の場合と同様に考えることができる。すなわち、図1において、B光用反射型ライトバルブ214Bの射出面右端から射出される回折光MBが、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ213Bに入射される。回折光MBは、偏光ビームスプリッタ213Bの面によって反射され、開口絞り216cによって決定される開口数(NA)の中に導かれる。
【0036】
偏光ビームスプリッタ213Bから射出された回折光MBは、クロスダイクロイックプリズム215Bを経て投射レンズ216に入射されると、開口絞り216cの略中央部を通過し、後群レンズ216bによって屈折されて進行する。後群レンズ216bを射出した回折光MBは、投射レンズ216の外枠部材216dに形成されているはみ出し部hによって遮断される。
【0037】
同様に、R光用反射型ライトバルブ214Rの射出面左端から射出される回折光MRが、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ213Rに入射される。回折光MRは、偏光ビームスプリッタ213Rの面によって反射され、開口絞り216cによって決定される開口数(NA)の中に導かれる。
【0038】
偏光ビームスプリッタ213Rから射出された回折光MRは、クロスダイクロイックプリズム215Bを経て投射レンズ216に入射されると、開口絞り216cの略中央部を通過し、後群レンズ216bによって屈折されて進行する。後群レンズ216bを射出した回折光MRは、投射レンズ216の外枠部材216dに形成されているはみ出し部hによって遮断される。
【0039】
以上説明した第一の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)投射レンズ216の外枠部材216dに、後群レンズ216bよりスクリーンSC側に延設されたはみ出し部hを形成する。反射型ライトバルブ214G(214B)(214R)からそれぞれ射出される0次光以外の回折光であって、投射レンズ216の開口絞り216cを通過してしまう0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線MG(MB)(MR)を、上記はみ出し部hでそれぞれ遮断するようにした。この結果、光線MG(MB)(MR)による投射像がスクリーンSCに投射されなくなるので、ゴースト像の発生を防止できる。
(2)偏光ビームスプリッタ213G、213B、213Rに光源からの光を入射するとき、その光軸を偏光ビームスプリッタ213G、213B、213Rの各入射面に垂直に、かつ偏光ビームスプリッタ213G、213B、213Rの各偏光分離部に対して42度の入射角度で入射させるようにした。この結果、各偏光分離部に対して45度の入射角度で入射させる場合に比べて、偏光ビームスプリッタ213G、213B、213Rをそれぞれクロスダイクロイックプリズム215Bに近づけることができるので、装置を小型化することが可能になる。さらに、開口数(NA)を大きくとることができるので、明るい投射像を得ることができる。
【0040】
上述した投射レンズの外枠部材に形成されるはみ出し部は、外枠部材に着脱可能に設けるようにしてもよい。
【0041】
−第二の実施の形態−
第二の実施の形態では、投射レンズの外枠部材に形成されるはみ出し部の代わりに、投射レンズに対してライトバルブ側に遮断部材が設けられる。図3は、G色の色成分の基本構成について表した図である。第一の実施の形態による図2に比べて、遮断部材117が追加され、投射レンズ116の代わりに投射レンズ116Sが設けられている。図3において、図2と共通の部材は同一の符号を記して説明を省略する。
【0042】
投射レンズ116Sは、図2と同様に、偏光ビームスプリッタ113側に配置される前群レンズ116aと、スクリーンSC側に配置される後群レンズ116b、および前群レンズ116aの焦点位置に配置される開口絞り116cを有する。なお、外枠部材116dにはみ出し部は形成されていない。
【0043】
図2と同様に、反射型ライトバルブ114の射出面右端A1から射出される回折光M1が、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行して偏光ビームスプリッタ113に入射される。回折光M1は、偏光ビームスプリッタ113の面113aによって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行して射出面113cから射出される。
【0044】
偏光ビームスプリッタ113の面113cと投射レンズ116Sとの間に、遮断部材117が設けられている。偏光ビームスプリッタ113から射出された回折光M1は、この遮断部材117によって遮断され、スクリーンSC上に到達しない。
【0045】
遮断部材117の表面は、光反射を起こさないように表面処理が施される。たとえば、表面に光吸収部材を形成して黒色塗料を塗布したり、表面を粗くして光を散乱するように処理される。
【0046】
図3では、G光用の反射型ライトバルブ114ならびに偏光ビームスプリッタ113のみを記載して説明したが、色合成光学系を有する場合も同様に考えることができる。図4は、RGB各色を色合成する投射型表示装置の基本構成を表す図である。第一の実施の形態による図1に比べて、遮断部材117−1および117−2が追加され、投射レンズ216の代わりに投射レンズ216Sが設けられている。図4において、図21共通の部材は同一の符号を記して説明を省略する。
【0047】
投射レンズ216Sは、図1と同様に、クロスダイクロイックプリズム215B側に配置される前群レンズ216aと、スクリーンSC側に配置される後群レンズ216b、および前群レンズ216aの焦点位置に配置される開口絞り216cを有する。なお、外枠部材216dにはみ出し部は形成されていない。
【0048】
図4において、反射型ライトバルブ214Gの射出面右端から射出される回折光MGが、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ213Gに入射される。回折光MGは、偏光ビームスプリッタ213Gの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ213Gから射出された回折光MGは、クロスダイクロイックプリズム215Bを透過する。クロスダイクロイックプリズム215Bの射出面と投射レンズ216Sとの間に、遮断部材217−1が設けられている。クロスダイクロイックプリズム215Bから射出された回折光MGは、この遮断部材217−1によって遮断され、スクリーンSC上に到達しない。
【0049】
また、反射型ライトバルブ214Rの射出面右端から射出される回折光MRが、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ213Rに入射される。回折光MRは、偏光ビームスプリッタ213Rの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ213Rから射出された回折光MRは、クロスダイクロイックプリズム215Bを透過する。クロスダイクロイックプリズム215Bの射出面と投射レンズ216Sとの間に、遮断部材217−1が設けられている。クロスダイクロイックプリズム215Bから射出された回折光MRは、この遮断部材217−1によって遮断され、スクリーンSC上に到達しない。
【0050】
さらに、反射型ライトバルブ214Bの射出面右端から射出される回折光MBが、0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線として進行し、偏光ビームスプリッタ213Bに入射される。回折光MBは、偏光ビームスプリッタ213Bの面によって反射され、上述した主光線と略平行な光線となって進行する。偏光ビームスプリッタ213Bから射出された回折光MBは、クロスダイクロイックプリズム215Bを透過する。クロスダイクロイックプリズム215Bの射出面と投射レンズ216Sとの間に、遮断部材217−2が設けられている。クロスダイクロイックプリズム215Bから射出された回折光MBは、この遮断部材217−2によって遮断され、スクリーンSC上に到達しない。
【0051】
以上説明した第二の実施の形態によれば、クロスダイクロイックプリズム215Bの射出面と投射レンズ216Sとの間に、遮断部材217−1および217−1をそれぞれ形成する。反射型ライトバルブ214G(214B)(214R)からそれぞれ射出される0次光以外の回折光であって、投射レンズ216の開口絞り216cを通過してしまう0次光束の最外縁光線より外側に進行する光線MG(MB)(MR)を、上記遮断部材217−1および217−2でそれぞれ遮断するようにした。この結果、光線MG(MB)(MR)による投射像がスクリーンSCに投射されなくなるので、ゴースト像の発生を防止できる。
【0052】
以上の説明では、R色、G色およびB色の3組の反射型ライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有するフルカラー像を投射する投写型表示装置について説明したが、1組の反射型ライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に本発明を適用してもよい。
【0053】
また、遮断部材217−1、217−2をクロスダイクロイックプリズム215Bの射出面と投射レンズ216Sとの間の光路中に配設するように説明したが、クロスダイクロイックプリズム215Bの射出面上に形成するようにしてもよい。なお、1組のライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に適用する場合には、遮断部材117を偏光ビームスプリッタ113の射出面113cと投射レンズ116Sとの間の光路中に配設する代わりに、偏光ビームスプリッタ113の射出面113c上に形成するようにしてもよい。
【0054】
さらにまた、フルカラー像を投射する投写型表示装置の場合に、各偏光ビームスプリッタ213G、213B、213Rの検光光の射出面と、クロスダイクロイックプリズムの各色光の入射面との間の光路中に各色の回折光MG、MB、MRを遮断する遮断部材をそれぞれ配設する構成としてもよい。
【0055】
なお、1組のライトバルブおよび偏光ビームスプリッタを有する投写型表示装置に適用する場合には、図3に破線で示したように、遮断部材117’偏光ビームスプリッタ113の入射面近傍に形成するようにしてもよい。
【0056】
以上説明した第一の実施の形態および第二の実施の形態では、偏光ビームスプリッタに光源からの光を入射するとき、その入射光軸を偏光ビームスプリッタの入射面に垂直に、かつ偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して42度の入射角度で入射させるようにした。偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対する入射角度は42度でなくてもよく、45度未満の入射角度を有する構成であればよい。
【0057】
また、以上の説明では反射型ライトバルブを用いる例を説明したが、透過型ライトバルブを有する投写型表示装置に本発明を適用してもよい。透過型ライトバルブも、その画素を定義する開口部の間隙部分は同様に格子形状を形成するからである。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、0次光が形成する光束の最外縁光より外側の回折光を適切に遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。
【図2】図1の基本構成のうちG色の構成について表した図である。
【図3】第二の実施の形態による投射型表示装置の基本構成のうちG色の構成について表した図である。
【図4】第二の実施の形態による投射型表示装置の基本構成図である。
【符号の説明】
113,213R、213G、213B…偏光ビームスプリッタ、
114,214R、214G、214B…反射型ライトバルブ、
116,116S,216,216S…投射レンズ、
116a,216a…前群レンズ、
116b,216b…後群レンズ、
116c,216c…開口絞り、
116d,216d…外枠部材、
117,117'、217−1,217−2…遮断部材、
201…光源、 204…偏光照明装置、
208,209,212…ダイクロイックミラー、
210,211…折り曲げミラー、
215B…クロスダイクロイックプリズム、
h…はみ出し部、
M1、M2、MG、MB、MR…回折光
Claims (15)
- 照明光を供給する光源と、
マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記ライトバルブから射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記ライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項1に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。 - 照明光を供給する光源と、
マトリックス形状に複数の画素が配列されており、画像信号に基づいて前記光源からの光を変調して射出するライトバルブと、
前記ライトバルブから射出された光を検光する検光光学系と、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記検光光学系によって検光された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記ライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項3に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記投射光学系とスクリーンとの間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項4に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項3に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記検光光学系と前記投射光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項3に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記ライトバルブと前記検光光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項3〜7のいずれかに記載の投射型表示装置において、
前記検光光学系は、偏光ビームスプリッタであり、前記ライトバルブから射出される光は、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して入射角が45度未満で入射されることを特徴とする投射型表示装置。 - 照明光を供給する光源と、
前記照明光を第1色光と第2色光とに色分解する色分解光学系と、
第1の画像信号に基づいて、前記第1色光を射出する第1のライトバルブと、
第2の画像信号に基づいて、前記第2色光を射出する第2のライトバルブと、
前記第1のライトバルブから射出された光と前記第2のライトバルブから射出された光と色合成する色合成光学系と、
前側レンズ群と後側レンズ群と前記前側レンズ群の焦点位置に配設された光束制限部材とで構成され、前記色合成光学系から射出された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
前記第1のライトバルブおよび前記第2のライトバルブから射出される光のうち、0次光が形成する光束の最外縁光線の外側を通過する前記0次光以外の回折光であって、前記光束制限部材を通過する光束を遮断する回折光遮断部材と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項9に記載の投射型表示装置において、
前記第1のライトバルブから射出された光を検光する第1の検光光学系と、
前記第2のライトバルブから射出された光を検光する第2の検光光学系とをさらに備え、
前記色合成光学系は、前記第1色光および前記第2色光の検光光を色合成することを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項9または10に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記投射光学系とスクリーンとの間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項11に記載の投射型表示装置において、
前記投射光学系は外枠部材を備え、前記回折光遮断部材は、前記外枠部材がスクリーン側に延設されたものであることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項9または10に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記色合成光学系と前記投射光学系との間に配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項9または10に記載の投射型表示装置において、
前記回折光遮断部材は、前記第1のライトバルブおよび前記第2のライトバルブと前記色合成光学系との間にそれぞれ配設されることを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項10に記載の投射型表示装置において、
前記第1の検光光学系および前記第2の検光光学系は、それぞれ偏光ビームスプリッタであり、前記第1のライトバルブおよび前記第2のライトバルブから射出される光は、それぞれの偏光ビームスプリッタの偏光分離部に対して入射角が45度未満で入射されることを特徴とする投射型表示装置。
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