JPH02132431A - 投射型カラー表示装置 - Google Patents

投射型カラー表示装置

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JPH02132431A
JPH02132431A JP1237633A JP23763389A JPH02132431A JP H02132431 A JPH02132431 A JP H02132431A JP 1237633 A JP1237633 A JP 1237633A JP 23763389 A JP23763389 A JP 23763389A JP H02132431 A JPH02132431 A JP H02132431A
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light
liquid crystal
crystal panel
colored
panel means
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JP1237633A
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Tomio Sonehara
富雄 曽根原
Shuji Ariga
有賀 修二
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数枚の像形成用ライトバルブを用いいた投射
型カラー表示装置に関する。
[従来の技術] 従来の投射型カラー表示装置は、特開昭5815093
7に開示されているように、反射型ライトバルブとダイ
クロイックミラーによって単色の画像を合成するもので
あった。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来技術では以下の問題点を有する。
第1に反射型のライトバルブであり、ライトバルブ表面
の反射がコントラストの低下を招く。第2にライトハル
ブが陰極線管(CRT)の光によって制御されるため、
大がかりな装置となる。第3にダイクロイックミラーは
優れた偏光分離性能を持たなくてはならなかった。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、コントラストに優れ、光源光の
利用効率の高いコンパクトな投射型カラー表示装置を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の投射型表示装置は、光を生成する光源、該光を
受け該光を複数の異なった色光に分離する第1のダイク
ロイック光学要素群、各々が該複数の色光のうち1つを
受け該複数の色光を変調する複数の液晶パネル手段、マ
トリクス状に配列された複数の画素を含む該液晶パネル
手段、特定の偏光軸のみ光を透過させる偏光手段、変調
された色光を受け該変調された色光を合成する第2のダ
イクロイック光学要素群、及び該合成された色光を投射
するための投射光学手段から構成され、該液晶パネル手
段が生成する画像が、該液晶パネル手段と該投射手段と
の光路間で反射される場合と、該液晶パネル手段と該投
射光学手段との光路間で直進する場合とで、色光の進行
方向に向かってお互いに鏡像関係にあることを特徴とす
る。
〔作用〕
本発明の作用を述べる。光源光は第1のダイクロイック
ミラー群で複数の色光に分離される。次に、色光に対応
した透過型ライトバルブによって画像形成が行なわれ、
色光は変調を受ける。透過型ライトバルブを用いた結果
、投射光からライトバルブ表面の反射光の影響を除くこ
とができ、投射画像のコントラストが向上する。また。
液晶の電気光学効果を用いた画像表示パネルを採用し、
動画表示が可能となる。他にもPLZTのような電気光
学結晶を用いることができるが、いずれにしろCRT光
書き込み型の反射型ライトバルブに比べ、光の透過を制
御する薄板状のコンパクトな形状であり、装置全体をコ
ンパクトに構成できる。
次に色光は第2のダイクロイックミラー群によって合成
される。このとき第2のダイクロイックミラ一群は、第
1のダイクロイックミラ一群の波長分離性能とほぼ等し
い性能を有し、分離された色光を可逆的に合成する。例
えば、赤、緑、青に白色光を分離する第1のダイクロイ
ックミラー群に対し、第2のダイクロイックミラ一群は
、第1のダイクロイックミラ一群とほぼ同等の赤、緑、
青の色光分離特性を有し、可逆的に赤、緑、青の画像色
光を合成し、ライトハルブが透過であれば合成後白色と
するものである。ダイクロイックミラーの機能としては
、色光の分離だけで十分であり、前記従来技術で必要で
あった偏光成分を限定する性能は不要である。
このように光源光を色光に分離し、変調、合成すること
から、各色光に対応した光源は不要であり、単一光源で
済む。
次に合成された色光は、投射レンズによりスクリーンに
結像する。
〔実施例〕
第1図が本発明によるフルカラー投射型表示装置の照明
構造を示すものである。青光を反射するダイクロイック
ミラー(Bミラー)1と赤光を反射するダイクロイック
ミラー(Rミラー)2をクロス状に組み合わせ、入射光
束の分離と合成を行なっている。3は光束の方向を曲げ
るためのミラーである。4は赤、緑、青に対応した画像
を形成する透過型ライトバルブである。ここではアクテ
ィブマトリクス(薄膜トランジスタマトリクス等)駆動
による液晶パネルを用いた。
第2図は投射光学系を含む全体の構成図である。
簡単のため緑色だけを描いてある。また照明系、結像系
は厳密な記述ではない。照明系としては、ケーラー照明
、クリティカル照明などを採用することができる。5は
コンデンサーレンズ。6は投射レンズ、7は光源、9は
スクリーンである。
次に作用を説明する。第1図及び第2図に示すように光
源7は白色光(例えばハロゲンランプ)を発し、コンデ
ンサーレンズ5により集光される。
ダイクロイックミラ−1、2に入射した白色光8は、ダ
イクロイックミラーにより赤(R)、緑(G)、青(B
)光に分解される。分離された色光は、ミラー3によっ
て方向を曲げられ、透過形ライトバルブ4に入射する。
ライトバルブはスクリーン9に投射レンズ6によって結
像する位置に置かれている。ライトバルブは各色光に対
応した画像を形成する、この場合は赤、緑、青のビデオ
信号を各液晶パネルに供給し、単色の動画像を形成した
。駆動及び液晶パネルの詳細は日経エレクトロニクスN
o.351 (1984)P.211に記載したものに
準じている。
また各色の液晶パネルは表示画像がスクリーン上で合致
するように、位置合せかされている。このため第1図で
は、Gパネル像に対しRパネル像と、Bパネル像は左右
鏡像関係にある。
ダイクロイックミラーは色光の分離合成機能があればよ
いが、誘電体薄膜の反射には必ず偏光作用が生じる。つ
まり第1図では赤光、青光は垂直方向の偏光成分が多く
、緑先は水平方向の偏光成分が多い。このため偏光板を
使用する電気光学効果モードでは偏光板の方向を適宜調
整する必要がある場合がある。例えばTN(90°ツイ
ストしたネマチック液晶)液晶表示モードを使用した場
合、最も有効に光束を利用するためには、第1図でRパ
ネルとBパネルの入射側偏光板の透過軸を垂直に、Gパ
ネルの透過軸は水平にするとよい。
また、ホワイトバランス調整、つまり各色の強度調整を
偏光板の方位設定で行うこともできる。
こうして透過型ライトバルブによって画像変調された色
光は、再びダイクロイックミラ一群に入射する。第1図
に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成され、投射レ
ンズ6によってスクリーン9上に投射、結像する。
ダイクロイックミラーは第1図以外の配置も用いること
ができる。第3図はその構成例である。
この場合も第2図と同様、ライトバルブ4は各色共、投
射レンズ6に対し光学的に等距離な結像位置になければ
ならない。
また第2図、第3図に示すように投射レンズが1つで済
み。投射倍率や投射距離を変える場合に、各色画像間の
コンバーゼンス調整が不要である利点もある。
以上は透過型ライトバルブとして液晶パネルを用いたが
、電気光学効果を用いたライトバルブであれば、PL,
ZT等の透光性セラミックなども用いることができる。
さらにここでは、赤、緑、青の3色分離合成の例を挙げ
たが、2色もしくはさらに多色であっても有効である。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明の投射型表示装置は、光を生成する
光源、該光を受け該光を複数の異なった色光に分離する
第1のダイクロイック光学要素群、各々が該複数の色光
のうち1つを受け該複数の色光を変調する複数の液晶パ
ネル手段、マトリクス状に配列された複数の画素を含む
該液晶パネル手段、特定の偏光軸のみ光を透過させる偏
光手段、変調された色光を受け該変調された色光を合成
する第2のダイクロイック光学要素群、及び該合成され
た色光を投射するための投射光学手段から構成され、該
液晶パネル手段が生成する画像が、該液晶パネル手段と
該投射手段との光路間で反射される場合と、該液晶パネ
ル手段と該投射光学手段との光路間で直進する場合とで
、色光の進行方向に向かってお互いに鏡像関係にあるよ
うにしたことにより、次の効果を持つものである。すな
わち、第2のダイクロイック光学要素群で色合成された
画像は、所望する画像と完全に一致したものが得られる
。更に各色光に対応する画像は第2のダイクロイック光
学要素群で色合成された後は正確に位置合わせされてい
るので、投射画像は投射倍率、投射距離に関係無く必ず
スクリーン上で合致する。
7・・・光源 8・・・スクリーン 以」二 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三郎 他1名
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるフルカラー投射型表示装置の照明
構造を示す図である。 第2図は第1図の照明構造を用いた投射型表示装置の構
成図である。 第3図は本発明による構成の別な例を示す図である。 1・・・赤反射ダイクロイックミラー 2・・・青反射ダイクロイックミラー 3・・・ミラー 4・・・透過型ライトバルブ 5・・・コンデンサーレンズ 6・・・投射レンズ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該液晶パネル手段が生成する画像が、
    該液晶パネル手段と該投射手段との光路間で反射される
    場合と、該液晶パネル手段と該投射光学手段との光路間
    で直進する場合とで、色光の進行方向に向かってお互い
    に鏡像関係にあることを特徴とする投射型表示装置。
  2. (2)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該第1のダイクロイック光学要素群と
    該第2のダイクロイック光学要素群のいづれか一方、若
    しくは2つは、該ダイクロイック光学要素群を構成する
    複数のダイクロイック光学要素の各々が交差してほぼ十
    字状に配置されてなることを特徴とする第1項記載の投
    射型表示装置。
  3. (3)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離するダイクロイック光学要素群、各々が
    該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変調する
    複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列された複数
    の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸のみ光を
    透過させる偏光手段、及び変調された色光を投射するた
    めの投射光学手段から構成され、該ダイクロイック光学
    要素群を構成する複数のダイクロイック光学要素の各々
    がほぼ平行に配置されてなることを特徴とする第1項記
    載の投射型表示装置。
  4. (4)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該液晶パネル手段の各々は、該投射光
    学手段に対に光学的にほぼ等距離な位置に配置されてな
    ることを特徴とする第1項記載の投射型表示装置。
  5. (5)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該液晶パネル手段の各々は該光源に対
    し光学的にほぼ等距離な位置に配置されてなることを特
    徴とする第1項記載の投射型表示装置。
  6. (6)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該光源と該投射光学手段との間の光学
    的距離が全ての該複数の色光に対してほぼ等しいことを
    特徴とする第1項記載の投射型表示装置。
  7. (7)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該第1のダイクロイック光学要素群と
    第2のダイクロイック光学要素群の波長選択特性がほぼ
    等しいことを特徴とする第1項記載の投射型表示装置。
  8. (8)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、ホワイトバランス調整と各色の強度調
    整を、各色ごとに該偏光手段の偏光軸の方向を調整する
    ことによって行なうことを特徴とする第1項記載の投射
    型表示装置。
  9. (9)光を生成する光源、該光を受け該光を複数の異な
    った色光に分離する第1のダイクロイック光学要素群、
    各々が該複数の色光のうち1つを受け該複数の色光を変
    調する複数の液晶パネル手段、マトリクス状に配列され
    た複数の画素を含む該液晶パネル手段、特定の偏光軸の
    み光を透過させる偏光手段、変調された色光を受け該変
    調された色光を合成する第2のダイクロイック光学要素
    群、及び該合成された色光を投射するための投射光学手
    段から構成され、該液晶パネル手段の手前に、コンデン
    サレンズを含むことを特徴とする第1項記載の投射型表
    示装置。
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