JP5511360B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、明るさの低下を抑制し、コントラストを向上させることを課題とする。
図1に画像表示装置の第1の実施形態の構成図を示す。図中の1は光源、2は光源1からの光を所定の方向に反射するリフレクタである。本実施形態では放物面リフレクタを用いている。3aはパネルと相似形状の矩形レンズをマトリクス状に配置した第1のフライアイレンズ、3bは第1フライアイレンズ3aの個々のレンズに対応するレンズを有する第2のフライアイレンズである。4は光源からの非偏光を直線偏光にそろえる偏光変換素子、5a、5bはコンデンサレンズ、6は反射ミラーである。7は偏光ビームスプリッタ、8は偏光ビームスプリッタ7の偏光分離膜、9は入射光の偏光状態を制御することにより画像を表示する反射型の液晶パネル(画像表示素子)、10は投射レンズ(投射光学系)、11はスクリーン(投射面)である。投射レンズは画像表示装置本体にある取り付け口(取り付け部)に取り付けられる。線分Lは画像表示素子の中心から射出し、投射レンズ10の光軸と投射レンズ(投射光学系)内における照明光学系に最も近い光学面が交わる点に到達する光線の光路である。その光路Lと偏光ビームスプリッタ7の偏光分離膜8が成す角度が45°未満になるよう投射レンズが配置されている。投射光学系内のおける照明光学系に最も光学要素、とは例えば投射レンズの最も液晶パネル側のレンズである。偏光ビームスプリッタ7の屈折率nは1.6より大きいものを用い、本実施形態の偏光ビームスプリッタの屈折率nは1.8である。画像表示素子の中心から射出し、投射レンズ10の光軸と投射レンズ内における照明光学系に最も近い光学面が交わる点とは、投射レンズの中の最も縮小側の光学面の面頂点である。また、液晶パネルの中心から該液晶パネルに垂直に出射する光線の偏光分離膜に対する入射角は45°である。図1の一点鎖線は、コンデンサレンズ5aの光軸、あるいは投射レンズの光軸を表す。反射ミラー6から液晶パネル9に至るまでの一点鎖線は、液晶パネルの法線であって、偏光分離膜8の略中心を通る線を表す。
図7(a)(b)は本発明の画像表示装置の第2の実施形態を示す図である。実施形態1と異なる点は、照明光学系において、照明光学系の光軸を含み互いに直交する第1の断面(XZ断面)と第2の断面(YZ断面)でそれぞれ光束を圧縮する機能を設けた点である。図7(a)は実施形態2の画像表示装置をXZ断面から見た図、図7(b)は実施形態2の画像表示装置をYZ断面から見た図である。
図9は本発明の画像表示装置の第3の実施形態を示す図である。図1と異なる部分についてのみ説明する。偏光変換素子4は入射した光の偏光方向をP偏光に揃える。15はダイクロイックミラー(色分離素子)、16は波長選択性位相板であり、赤の波長帯域の光のみに作用し、その偏光方向を90°回転させる素子ある。19は赤用の反射型液晶パネル(第1の画像表示素子)、20は緑用の反射型液晶パネル(第2の画像表示素子)、21は青用の反射型液晶パネル(第3の画像表示素子)である。22は緑の波長帯域の光を反射し、赤及び青の波長帯域の光を透過する合成プリズム(合成素子)である。図9の一点鎖線は、コンデンサレンズ5aの光軸、あるいは投射レンズの光軸を表す。
3a 第1のレンズアレイ
3b 第2のレンズアレイ
4 偏光変換素子
5a、5b コンデンサレンズ
6 反射ミラー
7 偏光ビームスプリッタ
8 偏光分離膜
9 反射型液晶表示素子
10 投射レンズ
11 スクリーン
Claims (16)
- 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する画像表示素子と、
前記偏光光束を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
前記照明光学系と前記画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系を取り付ける取り付け部とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の光路と前記偏光分離膜が成す角度が45°未満であることを特徴とする画像表示装置。 - 前記偏光分離膜に対して45°を成す線であって前記照明光学系の光軸に平行な線と、前記投射光学系の光軸は一致しないことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記偏光ビームスプリッタの屈折率をnとすると、n>1.6である事を特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記照明光学系は、光源側から投射面に向かって順に正レンズ、第1の負のシリンドリカルレンズ、第2の負のシリンドリカルレンズを有し、
前記正レンズと前記第1の負のシリンドリカルレンズは第1の断面において光束を圧縮し、前記正レンズと前記第2の負のシリンドリカルレンズは前記照明光学系の光軸を通り前記第1の断面に直交する第2の断面において光束を圧縮し、前記光束の圧縮率が前記第1の断面と前記第2の断面で異なる事を特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記画像表示素子に入射する光は、緑の波長帯域の光であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の画像表示装置。
- 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系を取り付ける取り付け部とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の光路と前記偏光分離膜が成す角度が45°未満であることを特徴とする画像表示装置。 - 前記第1の色光は緑の波長帯域の光であることを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記取り付け部に取り付ける投射光学系を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像投射装置。
- 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する画像表示素子と、
前記偏光光束を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
前記照明光学系と前記画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の光路と前記偏光分離膜が成す角度が45°未満となるように、前記投射光学系が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、
前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記第1の画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の光路と前記偏光分離膜が成す角度が45°未満となるように、前記投射光学系が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する画像表示素子と、
前記偏光光束を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
前記照明光学系と前記画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系を取り付ける取り付け部とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の前記偏光分離膜からの射出角度が45°より大きくなるように、前記取り付け部が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、
前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系を取り付ける取り付け部とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記第1の画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の前記偏光分離膜からの射出角度が45°より大きくなるように、前記取り付け部が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する画像表示素子と、
前記偏光光束を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
前記照明光学系と前記画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタと、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に投射する投射光学系とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の前記偏光分離膜からの射出角度が45°より大きくなるように、前記投射光学系が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する偏光分離膜を有する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、
前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系とを有し、
前記偏光分離膜の法線と前記画像表示素子の法線とに平行な断面において、前記第1の画像表示素子の中心から射出し、前記投射光学系内で最も前記画像表示素子に近い光学面と前記投射光学系の光軸との交点に入射する光線の前記偏光分離膜からの射出角度が45°より大きくなるように、前記投射光学系が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間に設けられ、S偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間に設けられ、S偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、
前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系を取り付ける取り付け部とを有し、
前記色分離素子の色分離面を含む平面と前記第1および第2偏光ビームスプリッタの偏光分離面を含む平面とが直交するように、前記色分離素子、前記第1及び第2偏光ビームスプリッタが配置された画像表示装置であって、
前記第1の色光は前記合成素子により反射されることにより、第2及び第3の色光と合成され、
前記第1の偏光ビームスプリッタと前記合成素子とが並ぶ方向において、前記投射光学系の光軸が、前記照明光学系の光軸上の光路を辿った光線の前記合成素子からの射出側光路よりも前記第1の偏光ビームスプリッタ側に位置するように、前記取り付け口が配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 偏光光束の偏光状態を制御することにより画像を表示する第1、第2および第3の画像表示素子と、
前記第1、第2および第3の画像表示素子に前記偏光光束を導く照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を第1の色光と、第2、第3の色光に分離する色分離素子と、
前記色分離素子と前記第1の画像表示素子との間に設けられ、S偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記色分離素子と前記第2および第3の画像表示素子との間にS偏光を反射、P偏光を透過することにより入射光を検光する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第1、第2および第3の画像表示素子により反射された光を合成する合成素子と、
前記合成素子により合成された光を投射面に投射する投射光学系とを有し、
前記色分離素子の色分離面を含む平面と前記第1および第2偏光ビームスプリッタの偏光分離面を含む平面とが直交するように、前記色分離素子、前記第1及び第2偏光ビームスプリッタが配置された画像表示装置であって、
前記第1の色光は前記合成素子により反射されることにより第2及び第3の色光と合成され、
前記第1の偏光ビームスプリッタと前記合成素子とが並ぶ方向において、前記投射光学系の光軸が、前記照明光学系の光軸上の光路を辿った光線の前記合成素子からの射出側光路よりも前記第1の偏光ビームスプリッタ側に位置するよう、前記投射光学系が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
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