JPH04149426A

JPH04149426A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH04149426A
Application number: JP2274351A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Kitagishi; 望北岸; Kotaro Yano; 光太郎矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1992-05-22

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）本発明は投射型表示装置に関し、特に各々異なる色情報
を有する複数の画像を合成ミラーで合成して投射レンズ
でスクリーン面上に投影するようにした投射型表示装置
に関する。

（従来の技術）従来より液晶ライトバルブ等から成る色情報を有した複
数の画像を各々所定の色光で照明し、光学的に重ね合わ
せた後投射レンズによりスクリーン面上に投影するよう
にした投射型表示装置が種々と提案されている。

第３図は従来の投射型表示装置の光学系の要部概略図で
ある。

同図において３１．３２．３３は各々液晶ライトバルブ
であり、その面上には所定の色情報に基づく画像（白黒
画像）が形成されている。

白色光源１からの光束をダイクロイックミラー２１．２
２で該色情報に基づく色光、例えば赤色（Ｒ）、緑色（
Ｇ）、青色（Ｂ）の色光に分離する。そして各々の色光
で対応する色情報に基づく液晶ライトバルブ３１．３２
．３３をＣ液晶ライトバルブ３１は全反射ミラー２３を
介して）照明している。

そして液晶ライトバルブ３３からの光束は全反射ミラー
２４で光路を折り曲げた後、又液晶ライトバルブ３１．
３２からの光束はダイクロイックミラー２６を介した後
ダイクロイックミラー２５で赤色、緑色、青色の３つの
色光に基づく画像を合成し、カラー画像とした後、投射
レンズ２でスクリーン（不図示）面上に投影している。

（発明が解決しようとする問題点）第３図に示す投射型表示装置では色情報を有した複数の
画像を重ね合わせる為のダイクロイックミラー２５．２
６は板厚１ｍｍ〜２ｍｍ程度の板ガラスに多層膜をコー
ティングして構成し、光軸に対して傾けて（４５度ン配
！している。

この為液晶ライトバルブ３１．３３面上の画像から射出
される光束が各々ダイクロイックミラー２５．２６を透
過するとき、各々の画像に非点収差が発生し、この状態
で投影している為、スクリーン面上の投影画像の画質が
著しく低下してくるという問題点があった。

一般に厚さｔ、屈折率ｎでその法線が光学系の光軸に対
してθの角度で設けられた平行平面板を光束が透過する
ときに発生する非点収差ＡはＡｇ　ｔ［ｎ”−１）ｓｉ
ｎ”θ／（ｎ’−５ｉｎ’θ）８″で表わされる。

例えば、厚さｔ＝１．５ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５でその
法線が光学系の光軸に対して４５度の角度で設けられた
平行平面板を光束が透過するときに、非点収差量Ａは被
投射画面側換算で０．４０５ｍｍ発生する。今投射レン
ズのＦナンバーを例えば４とし、縦及び横の焦線の中間
に被投射画面（例えば液晶面）を持ってきたときに被投
射画面側換算では０．０５ｍｍのボケとなり。

被投射画面の画素ピッチが０．０４ｍｍの場合にはボケ
が画素ピッチに対して無視できない大きさになってくる
。

本発明はかかる問題点に鑑みて、ダイクロイックミラー
を用いて色情報を有する複数の画像を重ね合わせて投射
レンズ２８により該画像をスクリーン面上に投影する際
にダイクロイックミラーから発生する非点収差を良好に
補正し、高い光学性能を有した投射型表示装置の提供を
目的とする。

１間厘点を解決するための手段）本発明の投射型表示装置は色情報を有する複数の画像を
。該色情報に基づく色光で各々照明し、該複数の画像を
透過と反射で分光特性が興なる合成ミラーを利用して合
成した後、投射レンズでスクリーン面上に投影する際、
該投射レンズと該合成ミラーの問、或は該投射レンズと
該スクリーンの閏の光路中に該合成ミラーの厚さをｔ、
材質の屈折率をｎ、該合成ミラーへの光軸上の光束の入
射角をθとし、Ａ　−ｔｆｎ”−Ｉ）ｓｉｎ”θ／　（ｎ”−５ｉｎ”
θ）””−・・ｆａｔとしたとき０．３Ａ＜ΔＣ＜０．７＾・・・・・・・（１）なる条
件を満足する非点収差量ΔＣを発生させる補正光学素子
を配置したことを特徴としている。

（実施例）第１図は本発明の第１実施例の光学系の要部概略図であ
る。

同図において３１．３２．３３は各々赤色用。

緑色用２青色用の液晶ライトバルブ（画像）である、２
３．２４は各々全反射ミラー、ｌは白色光源でありコリ
メートされた光束を放射している。

２１は赤反射ダイクロイックミラーであり光ｉｌｌから
の光束のうち赤色光を反射させ全反射ミラー２３を介し
て赤色用の液晶ライトバルブ３１を照明している。２２
は緑反射ダイクロイックミラーであり、赤反射ダイクロ
イックミラー２１を通過した緑色光を反射させて緑色用
の液晶ライトバルブ３２を照明している。青色用の液晶
ライトバルブ３３は白色光源ｌからの光束のうち赤反射
ダイクロイックミラー２１と縁反射ダイクロイックミラ
ー２２を通過した青色光で照明されている。

２６は緑反射ダイクロイックミラー、２５は赤、緑反射
ダイクロイックミラーである。

ダイクロイックミラー２５．２６は同じ厚さの平行平面
板より成り各々画像を合成する合成ミラーとしての機能
を有している。

３１はシリンドリカルレンズであり紙面内において屈折
力を有している。２は投射レンズであり、合成ミラー２
５で合成されたカラー画像をスクリーン面上（不図示）
に投影している。

本実施例では白色光源ｌからの白色光をダイクロイック
ミラー２１．２２で赤色、緑色、青色の３つの色光に色
分解し、これらの各色光により各々赤色用、緑色用、青
色用の液晶ライトバルブ３１．３２．３３を照明してい
る。そしてダイクロイックミラー２５．２６より成る合
成ミラーにより各液晶ライトバルブ３１．３２．３３を
光学的に合成しシリンドリカルレンズ３１を介して後述
するように非点収差を補正し、投射レンズ２によりスク
リーン面上（不図示）に投影し、カラー画像を得ている
。

本実施例においては前述したように液晶ライトバルブ３
１　（３３）からの光束は光軸に対して傾けて配置した
ダイクロイックミラー２６　（２５）を通過する為、非
点収差が発生してくる。

そこで本実施例では合成ミラーであるダイクロイックミ
ラー２５と投射レンズ２との間に、補正光学素子として
該合成ミラー２５と光軸が作る平面の光束に対して正の
パワーを持つようなシリンドリカルレンズを挿入してい
る。そして合成ミラー２５　（２６）を透過することに
よって発生する非点収差を前述の条件式（１）を満足す
る補正光学素子を用いて良好に補正している。但し本実
施例では液晶ライトバルブ３２からの光束はダイクロイ
ックミラー２６．２５を反射して投射レンズ２で投射さ
れる為非点収差が発生していない。

この為この光束に対しては逆に非点収差が発生してくる
ことになる。

そこで本実施例では前述の条件式（１）で示したように
合成ミラー２５　（２６）で発生する非点収差量ΔＣの
略半分だけ補正する様に補正光学素子を配置し、これに
より３つの液晶ライトバルブの光学性能のバランスを取
っている。尚、前述の（ａ）式における合成ミラーの厚
さｔはダイクロイックミラー２５又は２６の一方のダイ
クロイックミラーの厚さである。すなわち合成ミラーで
あるダイクロイックミラー２５と投射レンズ２との間に
、該合成ミラーと光軸が作る平面の光束に対して正のパ
ワーを持つようなシリンドリカルレンズを挿入している
。このとき該シリンドリカルレンズの焦点距離ｆａは、
シリンドリカルレンズを含めたレンズ系のバックフォー
カスをＳ−とするとき、略ｆｉ＝　　２３＠”／Ａに定めている。

上記光学系ではシリンドリカルレンズを含めたレンズ系
のバックフォーカスを１００ｍｍとするとき、シリンド
リカルレンズの焦点距離ｆ、は、４９３８７ｍｍとなる
。

このとき、液晶ライトバルブ３１．３２．３３からの光
束の光軸上の残存非点収差Ａは被投射画面側換算で０．
２０２ｍｍになる。投射レンズのＦナンバーを例えば４
とし、縦及び横の無線の中間に被投射画面（例えば液晶
面）を持ってきたときに被投射画面側換算でＱ、０２５
ｍｍのボケとなり、被投射画面の画素ピッチが０．０４
ｍｍの場合にはボケが画素ピッチに対して許容できるオ
ーダーになる。

このようにして本実施例では良好なカラー画像を得るこ
とのできる投射型表示装置を達成している。

この他本発明における投射型表示装置においては次のよ
うに各要業を構成しても良い。

（イ）ダイクロイックミラー（合成ミラー）２５と投射
レンズ２との間に、該合成ミラー２５と光軸が作る平面
と直交し光軸を含む平面（紙面と垂直な平面）の光束に
対してパワーを持つ様にシリンドリカルレンズを配置し
ても良い、この場合には負のパワーを持つシリンドリカ
ルレンズとし、該シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ、
は略。

ｆｉ＝　　２５ｍ”／Ａに定めれば良い。

（ロ）第２図の如く投射レンズ２のスクリーン（不図示
）側に、該合成ミラー２５と光軸が作る平面の光束に対
してパワーを持つようなシリンドリカルレンズを配置し
ても良い、この場合には正のパワーを持つシリンドリカ
ルレンズとし該シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ、は
、シリンドリカルレンズからスクリーン迄の距離をＳ、
とし、ｉｉ！像の投射倍率をＭとするどき略、ｆ　＊　
＝　２５　ｓ’／　Ａ　Ｍ夏に定めれば良い。

（ハ）投射レンズ２のスクリーン側に、該合成ミラーと
光軸が作る平面と直交し光軸を含む平面の光束に対して
パワーを持つようなシリンドリカルレンズを配置しても
良い、この場合には負のパワーを持つシリンドリカルレ
ンズとし、該シリンドリカルレンズの焦点距ＩＩｔｆ、
は、ｆｇ　＝−２５＊”／ＡＭ” に定めれば良い。

（ニ）本発明は液晶ライトバルブを白色光ｆｉｌからの
光束で照明する投射装置に限らず、投影画像として複数
のブラウン管の画像をダイクロイックミラーで合成して
投射する構成の投射装置にも同様に適用することができ
る。

（ホ）本発明に用いる補正光学素子は、シリンドリカル
レンズ以外に、トーリックレンズ、或は光軸に対して角
度を付けて設置されたレンズ、或は光軸に対して角度を
付けて設置された平行平面板の様に光軸上の光束に対し
て非点収差を発生する様な光学素子であれば何でもよい
２（へ）カラー画像の投射装置に限らず、２つの画像を合
成して投射するステレオ投射装置にも同様に遍・用する
ことができる。この場合、アナグリフ方式の場合は合成
ミラーがダイクロイックミラーとなり、偏光眼鏡で観察
する方式のステレオ投射光学系の場合は合成ミラーが偏
光ビームスプリッタ−になる。

（ト）ダイクロイックミラー、反射ミラー、そして液晶
ライトバルブの配置は第１図に示す配置に限らず、３つ
の液晶ライトバルブが合成ミラーで重ね合わすことがで
きる構成であればどのような配置であっても良い。

（発明の効果）本発明によればダイクロイックミラー等の合成ミラーを
用いてカラー画像を合成する際に該合成ミラーを光軸に
対して傾けたことにより発生する非点収差を補正するよ
うにした前述の構成の補正光学素子を光路中の所定位置
に配置することにより、特別な空間を必要とせず簡易な
構成により、該非点収差を補正し、投影画像全体の画質
を高めることができる投射型表示装置を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の第１、第２実施例の光学系の
要部概略図、第３図は従来の投射型表示装置の光学系の
要部概略図である。図中１は白色光源、２１．２２．２５．２６は各々ダイ
クロイックミラー、２３．２４は全反射ミラー、３　】　、３２．３３は液晶ライトバルブ。１．３２は補正光学素子、２は投射レンズ、である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）色情報を有する複数の画像を該色情報に基づく色
光で各々照明し、該複数の画像を透過と反射で分光特性
が異なる合成ミラーを利用して合成した後、投射レンズ
でスクリーン面上に投影する際、該投射レンズと該合成
ミラーの間、或は該投射レンズと該スクリーンの間の光
路中に該合成ミラーの厚さをｔ、材質の屈折率をｎ、該
合成ミラーへの光軸上の光束の入射角をθとし、Ａ＝ｔ（ｎ＾２−１）ｓｉｎ＾２θ／（ｎ＾２−ｓｉｎ＾２θ）＾３＾／＾２としたとき０．３Ａ＜ΔＣ＜０．７Ａなる条件を満足する非点収差量ΔＣを発生させる補正光
学素子を配置したことを特徴とする投射型表示装置。
（２）前記補正光学素子はシリンドリカルレンズである
ことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。