JPH03231592A - 投射型表示装置 - Google Patents

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】 ［技術分野］ 本発明は液晶表示素子の画像をカラー投影する投射型表
示装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、液晶表示素子を用いたカラー投射型表示装置とし
ては、光源からの光を色分解系て赤、緑、青の色光に分
光し、それぞれ液晶表示素子に入射し、画像形成し、色
合成系で色合成し投射レンズでスクリーン上にカラー画
像を得るものが知られている。

しかしながら、従来の、この種の投射型表示装置は、光
学系が複雑てあった。

［発明の概要コ 本発明の目的は、簡単な光学系を備え、しかも画質の良
いカラー画像をスクリーン上に投影することかてきる投
射型表示装置を提供することにある。

この目的を達成する為に、本発明の投射型表爪装置は、
ダイクロイック膜による色分解系・色合成系を備えた光
学系と、該光学系の色分解系の各出射部相当側に配置さ
れた液晶表示素子と、該光学系の入射部相当側に配置さ
れた照明手段と、該光学系の色合成された変調光の出射
部相当側に配置された投射レンズとを備え、該光学系は
該色分解・色合成を行なうべく該投射レンズの光軸に対
して斜設した複数の板状ダイクロイックミラーを有し、
該光学系と該投射レンズの間に、該板状ダイクロイック
ミラーて生じる非点収差を補正せしめる板状部材を該投
射レンズの光軸に対して斜設し、該照明手段からの照明
光を該板状部材を介して該光学系に向け、該光学系から
の色合成された変調光を該板状部材を介して該投射レン
ズに向けるよう構成したことを特徴としている。

本発明の更なる特徴や具体的な形態１作用効果は、後述
する実施例で明らかにされる。

［実施例］ 第３図に本発明の基礎となる投射型表示装置の構成を示
す。尚、この装置は、本件出願人により特願平１−２２
２４１３号に開示されたものである。ｌはメタルハライ
ドランプ等の光源てあり、２は光源１から出た光を反射
するりフレフタ−，３はリフレクタ−２からの反射光を
ほぼ平行光にするレンズ、４は光源光のうち赤外光を吸
収する防熱フィルター、ＳＲ，５Ｇ。

５Ｂは外部の映像信号入力に対して液晶駆動回路（不図
示）により駆動される反射型液晶表示素子、６は光源光
のうちＳ偏光成分を液晶表示素子５Ｒ，５Ｇ、５Ｂに導
き、赤色光、緑色光、青色光に分光するダイクロイック
偏光プリズム、７は投射レンズである。

ダイクロイック偏光プリズム６は、第４図に示す様に、
三角プリズム６〜１．６−２．６−３．６−４と台形プ
リズム６−５とから構成されており１図てＲ，Ｂ、Ｐて
示す面にはそれぞれ第５図Ｒ，Ｂ、Ｐて示す分光及び偏
光透過率特性を持つＮ膜コーチインクがされている。

光源１から出た光は、リフレクタ−２，レンズ３てほぼ
平行光にされ、防熱フィルター４て赤外光（波及的７０
１）ｎｍ以上の光）か吸収される。さらに光源光のうち
Ｐ偏光成分は、プリズム接合面Ｐを透過し遮光面ｌＯて
吸収されるか、Ｓ偏光成分はプリズム接合面Ｐて反射し
、そのうち赤色光（波長約６００ｎｍ以上７００ｎｍ以
下の光）はプリズム接合面Ｒで反射し、液晶表示素子５
Ｒに入射する。

また青色光（波長約５００ｎｍ以下の光）はプリズム接
合面Ｂて反射し、液晶表示素子５Ｂに入射する。

さらに緑色光（波長約５００ｒｒｍ以上６００ｎｍ以下
の光）はプリズム接合面Ｒ及びプリズム接合面Ｂを透過
し、液晶表示素子５Ｇに入射する。そして、それぞれの
色の光は液晶表示素子ＳＲ。

５Ｇ、５Ｂて偏向変調されて反射し、プリズム接合面て
色合成されて、そのうちＰ偏光成分は投写レンズ７に達
するが、Ｓ偏光成分はプリズム接合面Ｐて反射し、光源
１に戻る。

従って、光源光のうち、Ｓ偏光成分が液晶表示素子で変
調されてＰ偏光成分のみ投射レンズ７に達して不図示の
スクリーンに投射される。

第３図乃至第５図に基づいて説明した。この投射型表示
装置は、小型で、比較的光学系も簡単な優れた装置であ
る。しかしながら、この装置では、色分解−色合成の為
の光学系として複数のプリズム６−１〜６−５を貼り合
せたプリズム６を使用している為、装置の軽量化を行な
うのは容易ではない。

このような軽量化の為の一案として、第６図に示す構成
か考えられる。即ち、第３図のプリズム６−１〜６−３
の代りに板状ダイクロイックミラー８−１．８−２を用
い、第３図のプリズム６−４の代りにハーフミラ−９を
用い、そして第３図のプリズム６−５を用いない構成で
ある。このような構成にすれば、プリズムといったブロ
ック状の部材で光学系を組む必要かなくなり、光学系か
軽量化できる。尚、第６図において、ＳＲ’、　５Ｇ’
　、５Ｂ’は各々、偏光板を備えた、反射型液晶表示素
子を示し、８はミラー８−１．８−２を各々２つづつ備
えた色分解−色合成光学系を示す。

さて、第６図に示すように、ダイクロイックミラー８−
１．８−２を使用することにより光学系の軽量化、ひい
ては装置の軽量化か図れることは前述した通りであるか
、ここて、１つの問題か生しる。それは投射レンズ７の
光軸に対して斜設しである、ダイクロイックミラー８−
１．８−２て生じる非点収差が、投射レンズ７によりス
クリーン上に投射される画像の画質を低下させることで
ある。

本発明ては、このような画質の低下を抑えて、光学系を
小型、軽量にすることかできる装置を提供する。その一
実施例を、以下に詳述する。

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施例を示す概略図
であり、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示す装置を矢印
Ａ方向から見た図である。第１１］（Ａ）、（Ｂ）にお
いて、第３図で既に図示された部材には、第３図て付し
た符号と回し符号を付し、ここでは詳細に説明はしない
。第１図（Ａ）、（Ｂ）において１色分解色合成光学系
８は２つの板状ダイクロイックミラー　８−１と２つの
板状ダイクロイックミラー８−２の、計４個のミラーで
構成される。４個のミラー８−１．８−２は互いの端部
を、互いの光分割面ＢＳか９０°を成すように結合され
、十字状の形態を成している。従って以下、光学系８を
クロスダイクイックミラーと称する。またダイクロイッ
クミラー８−１は赤色光成分を反射し、他の色成分を透
過せしめ、ダイクロイックミラー８−２は青色光成分を
反射し、他の色成分を透過させる。

ＳＲ’　、５Ｇ’、５Ｂ’は各々、反射型の液晶表示素
子てあり、これらの素子５Ｒ’　、５Ｇ’、５Ｂ’の構
成は、第２図（Ａ）に示す通っである。第２図（Ａ）に
おいて、５１はミラー、５２はガラス基板、５３は透明
電極、５４は液晶層、５５は偏光板を示し、一対の基板
５２の相対向する面上に透明電極５３を各々形成し、各
基板５２の透明電極５３で液晶層５４を挾持し、一方の
基板５２の、透明電極が形成された面とは反対側の面に
偏光板を貼り付け、他方の基板５２の、透明電極か形成
されている面とは反対側の面にミラーを形成している。

（クロスダイクロイックミラー８からの）光は、偏光板
５５側から素子に入射し、液晶層５４を介してミラー５
１に入射し、ミラー５１て反射されて再度液晶層５４を
通過して偏光板５５に向けられる。

不図示の液晶駆動回路は、表示すべき画像情報に応じて
透明電極５３に電圧を印加し、液晶層５４に電界を作用
させる。この電界の作用て液晶層５４の液晶分子の配向
状態か変わり、液晶層５４を通過する光の偏光状態を変
える。

従って、液晶駆動回路を介して、素子に入射した光を再
び素子から射出させたり、素子に入射した光を、液晶層
５４と偏光板５５の作用て、再び素子から射出しないよ
う遮断したり、その強度を変調したりすることかてきる
。これにより、素子から画像情報に応じて、変調光を供
給することがてきる。

第１図（Ａ）、（Ｂ）に戻り、９はハーフミラ−てあり
、ガラス基板上に誘電体の膜を何層か積層して形成され
ている。ハーフミラ−９は、投射レンズ７の光軸ＡＸに
対して、その光分割面ＢＳか４５’を成すように斜設し
である。そして、ハーフミラ−９を傾けている平面は、
クロスダイクロイックミラー８の各ミラー８−１．８−
２を傾けている平面と直交している。即ちハーフミラ−
９の光分割面ＳＢは、ミラー８−１．８−２の光分割面
ＢＳを、投射レンズ７の光軸ＡＸを回転軸として９０°
回転させた状態になるように設定しである。そして、ハ
ーフミラ−９のガラス基板の屈折率、厚さ、光軸に対す
る傾角か、クロスダイクロイックミラー８て生じる非点
収差を補正するように定められている。

光源１から出た光は、リフレクタ−２で反射された後、
レンズ３てほぼ平行光に変換され、防熱フィルター４て
赤外光か吸収される。さらに、光源１からの光はハーフ
ミラ−９て反射されてダイクロイックミラー８−１．８
−２に導かれ、そのうち赤色光成分はダイクロイックミ
ラー８−１で反射し、液晶表示素子ＳＲ’に、青色光成
分はダイクロイックミラー８−２て反射し、液晶表示素
子５Ｂ’に、緑色光成分はダイクロイックミラー８−１
．８−２の双方とも透過し液晶表示素子５Ｇ’に入射す
る。ここて、例えば反射型液晶表示素子５Ｇ’に入射し
た緑色光は、第２図（Ａ）て説明した様に、偏光板５５
て一方向の偏光成分のみが透過せしめられて基板５２に
入射し、基板５２を介して液晶層５４へ向けられる。こ
の光は液晶層５４て偏光変調を受け、ミラー５１て反射
して、元の光路を逆進して偏光板５５を介して一方向の
偏光成分のみか出射する。このとき形成された緑色光の
画像がダイクロイックミラー８−１゜８−２及びハーフ
ミラ−９を透過し、投射レンズ７により、不図示のスク
リーンに投影される。このとき緑色光かダイクロイック
ミラー８−１．８−２を透過することにより軸上て非点
収差が発生するか、前述のとおりハーフミラ−９かダイ
クロイックミラー８−１．８−２とその傾き軸か直交す
る採光軸ＡＸに対して傾けて配置されているのて、ダイ
クロイックミラー８−１．８−２の発生した軸上の非点
収差かハーフミラ−９て補正される。そして赤色光、青
色光においても同様に軸上の非点収差か補正されるので
、スクリーン上で画質の良いカラー画像か得られる。

本実施例の装置ではクロスダイクロイックミラー８て色
分解−色合成光学系を構成し、このミラー８と投射レン
ズ７の間にハーフミラ−９斜設して、このミラー９を介
して照明−画像の投射を行なうようにしているので、光
学系が簡単て、また小型、軽量である。更にハーフミラ
−９てクロスダイクロイックミラー８で生じる非点収差
を補正するよう、ハーフミラ−９を設置している為、ス
クリーンに投射される画像も良質となり、優れた投射型
表示装置とすることができた。

第１図（Ａ）、（Ｂ）で示した装置では、反射型液晶表
示素子ＳＲ’　、５Ｇ’　、５Ｂ’として第２図（Ａ）
て示すものを用いていたか、この素子として、第２図（
Ｂ）に示すものを用いることもてきる。第２図（Ｂ）に
示す素子は、第３図で説明した投射型表示装置に使用さ
れている反射型液晶表示素子であり、第２図（Ｂ）に示
す素子の第２図（Ａ）に示す素子との相違点は、偏光板
を付設していない点である。このような素子を、本発明
の装置に使用する場合には、第４図に示すプリズム６−
４の如く、第１図（Ａ）、（Ｂ）のハーフミラ−９の代
りに偏光ビームスプリッタ−（Ｐ）を用いると良い。偏
光ビームスプリッタ−は、第１図（Ａ）（Ｂ）に示すミ
ラー９のガラス基板のクロスダイクロイックミラー８側
の基板面上に、偏光分離膜を形成するたけでも構成でき
る。従って、光学系の重畳が増すことも殆どない。

また、以上説明した各実施例ては、画像表示用の液晶素
子として反射型の素子を用いる例であったか、透過型の
素子を用いることもできる。

［発明の効果コ 以上１本発明によれば、小型、軽量てしかもスクリーン
に良質の画像を投射することが可能な、優れた投射型表
示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施例を示す該略図
。 第２図（Ａ）、（Ｂ）は液晶表示素子の一例を示す断面
図。 第３図は本発明の基礎となる投射型表示装置を示す概略
図。 第４図は第３図て示すプリズム６の具体的構成を示す説
明図。 第５図（Ａ）〜（Ｃ）は第４図て示す各面Ｒ，Ｂ、Ｐの
光分割特性を示すブラフ図。 第６図は第３図て示す装置の変形例を示す該略図。 ｌ・・・光源 ２・・・リフレクタ− ３・・・レンズ ４・・・防熱フィルター ＳＲ，５Ｇ、５Ｂ、５Ｒ’、５Ｇ’、５Ｂ’・・・液晶
表示素子６・・・ダイクロイック偏光プリズム ７・・・投射レンズ ８−１８−２・・・ダイクロイックミラー９・・・ハー
フミラ− １０・・・遮光面 （Ｂ） Ｂ （Ｏ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイクロイック膜による色分解系・色合成系を備え
   た光学系と、該光学系の色分解系の各出射部相当側に配
   置された液晶表示素子 と、該光学系の入射部相当側に配置された照明手段と、
   該光学系の色合成された変調光の出射部相当側に配置さ
   れた投射レンズとを備え、該光学系は該色分解・色合成
   を行なうべく該投射レンズの光軸に対して斜設した複数
   の板状ダイクロイックミラーを有し、該光学系と該投射
   レンズの間に、該板状ダイクロイックミラーで生じる非
   点収差を補正せしめる板状部材を該投射レンズの光軸に
   対して斜設し、該照明手段からの照明光を該板状部材を
   介して該光学系に向け、該光学系からの色合成された変
   調光を該板状部材を介して該投射レンズに向けるよう構
   成したことを特徴とする投射型表示装置。