JPH04223456A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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Publication number
JPH04223456A
JPH04223456A JP2406791A JP40679190A JPH04223456A JP H04223456 A JPH04223456 A JP H04223456A JP 2406791 A JP2406791 A JP 2406791A JP 40679190 A JP40679190 A JP 40679190A JP H04223456 A JPH04223456 A JP H04223456A
Authority
JP
Japan
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light
optical element
wavelength band
wavelength
color
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2406791A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Hamada
哲也 濱田
Tetsuya Kobayashi
哲也 小林
Toshihiro Suzuki
敏弘 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH04223456A publication Critical patent/JPH04223456A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば液晶パネルを使用
した投射型表示装置に関する。液晶を使用した投射型表
示装置では、色分離、合成のために、入射光の中で所定
の波長において選択的に透過、あるいは反射させるダイ
クロイックミラーやダイクロイックプリズム等の光学素
子が使用されている。
【0002】
【従来の技術】図9は液晶パネルを使用した投射型表示
装置の一例を示す図である。光源100 と、青反射ダ
イクロイックミラー102 と、緑反射ダイクロイック
ミラー104 と、ミラー106, 108, 110
 と、ライトバルブ112, 114, 116 と、
ダイクロイックプリズム118 と、投射レンズ120
 とからなる。光源100 は平行な白色光を供給し、
光源100 の次に配置されたフィルタ101 が赤外
線及び紫外線をカットする。また、ライトバルブ112
, 114,116 はそれぞれコンデンサレンズ12
1 を設置した液晶パネルからなり、それぞれ色分離さ
れた光波長成分が液晶パネルで変調された後、ダイクロ
イックプリズム118 で合成されて投射レンズ120
 に向かうものである。投射レンズ120 を通った光
はスクリーン等に結像する。液晶パネルには画像形成電
極が設けられている。
【0003】ダイクロイックプリズム118 は両対角
線に沿って設けられた光学機能膜118a, 118b
を備え、分離された各色の波長帯域が光学機能膜118
a, 118bで選択的に透過あるいは反射される。例
えば、光源100 から青反射ダイクロイックミラー1
02 に入射した光のうち、青色の波長帯域の光が青反
射ダイクロイックミラー102 で反射され、緑色と赤
色の波長帯域の光が青反射ダイクロイックミラー102
 を透過する。青色の波長帯域の光はミラー108 及
びライトバルブ112 を介してダイクロイックプリズ
ム118 に入射し、光学機能膜118aで反射して投
射レンズ120 に向かう。青反射ダイクロイックミラ
ー102 を透過した緑色と赤色の波長帯域の光のうち
、緑色の波長帯域の光が緑反射ダイクロイックミラー1
04 で反射し、赤色の波長帯域の光が緑反射ダイクロ
イックミラー104 を透過する。緑色の波長帯域の光
はライトバルブ114 を介してダイクロイックプリズ
ム118 に入射し、光学機能膜118a, 118b
を透過して投射レンズ120に向かう。また、赤色の波
長帯域の光はミラー106, 110及びライトバルブ
116 を介してダイクロイックプリズム118 に入
射し、光学機能膜118bで反射して投射レンズ120
 に向かう。色合成のこのダイクロイックプリズム11
8 は二個のダイクロイックミラーに代えることもでき
る。
【0004】このように、ダイクロイックミラー102
, 104、及びダイクロイックプリズム118 の光
学機能膜118a, 118b(以後、これらをまとめ
て光学素子と呼ぶ)は入射光の中で所定の波長において
選択的に透過、あるいは反射させるものであり、従来は
図10に示されるような特性をもつように形成されてい
た。例えば青反射ダイクロイックミラー102 及び光
学機能膜118aは約500nm 以下の波長帯域の光
を反射させ、それ以外の波長帯域の光を透過させる。緑
反射ダイクロイックミラー104 は約500nm 〜
約600nm の波長帯域の光を反射させ、それ以外の
波長帯域の光を透過させる。光学機能膜118bは約6
00nm 以上の波長帯域の光を反射させるようにされ
ていた。このように、各光学素子の特性は各色の反射−
透過変換点でオーバーラップし、可視光領域をもれなく
覆うようになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような光学素子は
、図13に示すような入射角依存性を有し、入射光が光
学素子の中心部に所定の角度、例えば45°で入射する
ときに図10のような特性を発揮するように形成されて
いた。しかし、入射角度が変動すると、図13から分か
るように反射−透過変換点が波長シフトし、投射型表示
装置の色分離、合成においてスクリーン上の色ムラや、
色純度の低下による表示品質の低下を招くこととなって
いた。
【0006】光源100 が平行光を供給する場合でも
、光学素子への入射角度は変動することがある。例えば
ライトバルブ112, 114, 116はそれぞれコ
ンデンサレンズ121(図9)を含み、各コンデンサレ
ンズ121 は各色の光を投射レンズ120 で集光さ
せるようになっているので、その光路中にあるダイクロ
イックプリズム118 の光学機能膜118a, 11
8bには図12に示すような集光性の光が入射する。図
12では、Iは入射光、Rは反射光、Tは透過光である
。入射光Iの光学素子118bへの入射角度が、光学素
子118bの中心部と周辺部とで変動し、中心部では4
5°であるが、周辺部のP点ではα(α>45)、反対
のQ点ではβ(β<45)となる。
【0007】図11では、反射−透過変換点の波長シフ
トの様子を示してあり、所定の入射角度(例では45°
)に対する変動入射角度をθとした場合、θ=0(すな
わち上記例では入射角度が45°)の場合を実線で、θ
が負(上記Q点のようにβ<45)の場合を一点鎖線で
、θが正(上記P点のようにα>45)の場合を破線で
それぞれ示してある。このように反射−透過変換点が波
長シフトすると、例えば青反射ダイクロイックミラー1
02 で反射した色の波長成分がダイクロイックプリズ
ム118 の光学機能膜118aを透過して投射レンズ
120 に達しなくなったり、緑反射ダイクロイックミ
ラー104 で反射した波長成分がダイクロイックプリ
ズム118 の光学機能膜118a, 118bで反射
して投射レンズ120に達しなくなったりする現象が生
じ、投射型表示装置の色分離、合成においてスクリーン
上の色ムラや、色純度の低下による表示品質の低下を招
くこととなっていた。
【0008】本発明の目的は入射角度が変動しても色ム
ラや、色純度の低下が生じなくした投射型表示装置を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、入射光を受け、所定の波長において選択的に透過あ
るいは反射させる第1の光学素子と、該第1の光学素子
への該入射光の入射角度が変動してもその透過光あるい
は反射光の波長帯域が一定の範囲に含まれるように該第
1の光学素子への該入射光の入射角度の変動に対応する
光の波長帯域をカットする第2の光学素子とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0010】また、本発明の次の特徴においては、投射
型表示装置は、青色、緑色、赤色の波長帯域の光を選択
的に透過あるいは反射させる色分離用光学素子と、色分
離された波長帯域の光毎に画像形成を行うためのライト
バルブと、該色分離用光学素子で透過あるいは反射され
、且つ該ライトバルブで変調された波長帯域の光を受け
、投射レンズに向かって選択的に透過あるいは反射させ
る色合成用光学素子とからなり、該色合成用光学素子に
おいてクロスオーバーがないように該色合成用光学素子
への入射光の青色、緑色、赤色の波長帯域を狭帯域にし
たことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】上記構成においては、第1の光学素子は所定の
波長において選択的に透過あるいは反射させるダイクロ
イックミラーやダイクロイックプリズムで構成でき、第
2の光学素子を通って第1の光学素子に入射する各色の
波長帯域を一定の範囲に含まれるようにする。あるいは
、色合成用光学素子においてクロスオーバーがないよう
に青色、緑色、赤色の波長帯域を狭帯域に設定する。 従って、ここで記載した第1の光学素子は色合成用光学
素子と同じように使用されることができ、第1の光学素
子又は色合成用光学素子への入射光の入射角度が変動し
ても、第1の光学素子又は色合成用光学素子の透過−反
射特性が実質的にずれないようになる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の第1実施例の投射型表示装置
を示す図であり、概略的な構成は図9と類似している。 この投射型表示装置は、平行な白色光を供給する光源1
0と、赤外線及び紫外線をカットするフィルタ11と、
青反射ダイクロイックミラー12と、緑反射ダイクロイ
ックミラー14と、ミラー16,18,20と、ライト
バルブ24,26,28と、ダイクロイックプリズム3
0と、投射レンズ32とからなる。ライトバルブ24,
26,28はそれぞれコンデンサレンズ34を設置した
液晶パネルからなり、それぞれ色分離された光波長成分
が液晶パネルで変調された後、ダイクロイックプリズム
30で合成されて投射レンズ32に向かうものである。 投射レンズ120 を通った光はスクリーン等に結像す
る。液晶パネルには画像形成電極が設けられている。
【0013】ダイクロイックプリズム30は両対角線に
沿って設けられた光学機能膜30a,30bを備えてい
る。色合成のこのダイクロイックプリズム30は二個の
ダイクロイックミラーに代えることもできる。図1では
、さらにダイクロイックミラーからなる波長カット光学
素子36が緑反射ダイクロイックミラー14とダイクロ
イックプリズム30との間に設けられている。
【0014】図2は、図1の青反射ダイクロイックミラ
ー12と、緑反射ダイクロイックミラー14と、ダイク
ロイックプリズム30の光学機能膜30a,30bと、
波長カット光学素子36の光の透過−反射特性を示す図
である。破線は図10の従来の透過−反射変換点を示す
。図2において、青反射ダイクロイックミラー12とダ
イクロイックプリズム30の光学機能膜30aとは、少
なくとも青反射から透過に移行する部分の特性が同じで
あり、また、緑反射ダイクロイックミラー14と光学機
能膜30bとは、少なくともと緑反射から透過に移行す
る部分の特性が同じである。青反射から透過に移行する
部分の変換点(傾斜して示した線の中間点)はλ1で示
されている。これに対応する従来の(図10の)変換点
は図2に破線で示されており、λ1は従来の変換点より
も短波長側に設定されている。同様に、緑反射から透過
に移行する部分の変換点λ2(傾斜して示した線の中間
点)は、破線で示した従来の変換点よりも長波長側に設
定されている。
【0015】さらに、δλ1及びδλ2を20nm以下
の値として、波長カット光学素子36の特性は、λ1′
(λ1′=λ1+δλ1)〜λ2′(λ2′=λ2−δ
λ2)の波長帯域の光を透過し、その両外側の波長帯域
の光を反射するようになっている。従って、青反射ダイ
クロイックミラー12及び光学機能膜30aの青反射か
ら透過に移行する波長部分と波長カット光学素子36の
青反射から透過に移行する波長部分との間、並びに、緑
反射ダイクロイックミラー14と光学機能膜30bの緑
反射から透過に移行する波長部分と波長カット光学素子
36の緑反射から透過に移行する波長部分との間には、
それぞれクロスオーバーがないようになっており、青色
、緑色、赤色の波長帯域が狭帯域になっている。
【0016】従って、光源10の青色の波長帯域の光が
青反射ダイクロイックミラー12で反射され、ミラー1
8及びライトバルブ24を介してダイクロイックプリズ
ム30の光学機能膜30aで反射して投射レンズ32に
向かう。このとき、ダイクロイックプリズム30の光学
機能膜30aに入射する光の入射角度が(コンデンサレ
ンズ34の存在により)変動しても、青色の反射波長帯
域が狭帯域となるようにλ1が短波長側に設定されてい
るので、青反射ダイクロイックミラー12で反射した青
色の反射波長帯域の光は全てダイクロイックプリズム3
0の光学機能膜30aで反射し、この光学機能膜30a
を透過することはない。従って、ダイクロイックプリズ
ム30の光学機能膜30aの透過−反射特性が実質的に
ずれないようになる。同様に、赤色の波長帯域の光は青
反射ダイクロイックミラー12及び緑反射ダイクロイッ
クミラー14を透過し、ミラー16,20及びライトバ
ルブ28を介してダイクロイックプリズム30の光学機
能膜30bで反射して投射レンズ32に向かう。この場
合にも、緑反射ダイクロイックミラー14の赤色透過波
長帯域及びダイクロイックプリズム30の光学膜30b
の赤色反射波長帯域は、狭帯域となるようにλ2が長波
長側に設定されているので、緑反射ダイクロイックミラ
ー14を透過した赤色波長帯域の光は全てダイクロイッ
クプリズム30の光学機能膜30bで反射し、この光学
機能膜30bを透過することはない。従って、ダイクロ
イックプリズム30の光学機能膜30aの透過−反射特
性が実質的にずれないようになる。
【0017】さらに、青反射ダイクロイックミラー12
を透過し、緑反射ダイクロイックミラー14で反射した
緑色の波長帯域の光は、緑反射ダイクロイックミラー1
4で反射(分離)した直後にはλ1〜λ2の波長帯域に
ある。 このλ1〜λ2の波長帯域の緑色の光は、波長カット光
学素子36及びライトバルブ26を介してダイクロイッ
クプリズム30に入射し、光学機能膜30a,30bを
透過して投射レンズ32に向かう。上記したように、波
長カット光学素子36はλ1′(λ1′=λ1+δλ1
)〜λ2′(λ2′=λ2−δλ2)の波長帯域の光を
透過し、その両外側の波長帯域の光を反射する。従って
、この波長帯域の光がダイクロイックプリズム30の光
学機能膜30a,30bを透過する。このときに、ダイ
クロイックプリズム30の光学機能膜30a,30bに
入射する光の入射角度が(コンデンサレンズ34の存在
により)変動しても、波長カット光学素子36を通った
緑色の波長帯域の光は狭帯域となるように設定されてい
るので、全てダイクロイックプリズム30の光学機能膜
30a,30bを透過する。
【0018】図3は本発明の第2実施例の投射型表示装
置を示す図であり、概略的な構成は図1と類似している
。相違する点は、図1の波長カット光学素子36がなく
、ダイクロイックミラーからなる波長カット光学素子3
8が赤外線及び紫外線をカットするフィルタ11と青反
射ダイクロイックミラー12との間に配置されているこ
とである。図4はこの波長カット光学素子38の光の透
過−反射特性を示す図である。この波長カット光学素子
38は(λ1−δλ1〜λ1+δλ1)、及び(λ2−
δλ2〜λ2+δλ2)の波長帯域の光をカットするよ
うに構成されている。その他の光学素子12,14,3
0の特性は図2に示したのと同様であり、波長カット光
学素子38のカット特性により、少なくともダイクロイ
ックプリズム30への入射光の青色、緑色、赤色の波長
帯域が狭帯域になっている。従って、第2実施例は第1
実施例と同様の作用を有するものである。なお、λ1,
λ2の値は図2と同様に設定することもできるが、図2
に破線で示した従来の透過−反射変換点に一致するよう
にすることもできる。
【0019】図5は本発明の第3実施例の投射型表示装
置を示す図であり、概略的な構成は図1と類似している
。相違する点は、図1の波長カット光学素子36がなく
、赤色反射ダイクロイックミラー40がミラー16の代
わりに緑色反射ダイクロイックミラー14の後に配置さ
れている。図6は青色反射ダイクロイックミラー12、
緑色反射ダイクロイックミラー14、及び赤色反射ダイ
クロイックミラー40の光の透過−反射特性を示す図で
ある。この場合、λ1,λ2はそれぞれ色合成用光学素
子すなわちダイクロイックプリズム30の光学機能膜3
0a,30bの光の透過−反射変換点を示し、光学機能
膜30aはλ1より短い波長帯域の光を反射し、光学機
能膜30a,30bはλ1〜λ2の波長帯域の光を透過
し、光学機能膜30bはλ2より長い波長帯域の光を反
射して、色合成を行う。図6に示されるように、青色反
射ダイクロイックミラー12は(λ1−δλ1)より短
い波長帯域の光を反射し、緑色反射ダイクロイックミラ
ー14は(λ1+δλ1)〜(λ2−δλ2)の波長帯
域の光を反射し、最後の赤色反射ダイクロイックミラー
40は(λ2+δλ2)より長い波長帯域の反射する特
性を備えている。これらの反射帯域以外では透過する。 この特性により、ダイクロイックプリズム30への入射
光の青色、緑色、赤色の波長帯域がクロスオーバーがな
いように狭帯域になっている。従って、第3実施例も第
1実施例と同様の作用を有するものである。
【0020】図7は本発明の第4実施例の投射型表示装
置を示す図であり、概略的な構成は図1と類似している
。相違する点は、図1の波長カット光学素子36がなく
、ミラー18,20の代わりに、ダイクロイックミラー
42,44がそれぞれ配置されている。図8は青色反射
ダイクロミックミラー12、緑色反射ダイクロイックミ
ラー14、及びダイクロイックミラー42,44の光の
透過−反射特性を示す図である。この場合、λ1,λ2
はそれぞれ色合成用光学素子すなわちダイクロイックプ
リズム30の光学機能膜30a,30bの光の透過−反
射変換点を示し、光学機能膜30aはλ1より短い波長
帯域の光を反射し、光学機能膜30a,30bはλ1〜
λ2の波長帯域の光を透過し、光学機能膜30bはλ2
より長い波長帯域の光を反射して、色合成を行う。図8
(A)に示されるように、青色反射ダイクロイックミラ
ー12は(λ1+δλ1)より短い波長帯域の光を反射
し、緑色反射ダイクロイックミラー14は(λ2−δλ
2)より短い波長帯域の光を反射し、図8(B)に示さ
れるように、ダイクロイックミラー42は(λ1−δλ
1)より短い波長帯域の光を反射し、そして、ダイクロ
イックミラー44は(λ2+δλ2)より長い波長帯域
の光を反射する特性を備えている。これらの反射帯域以
外では透過する。この特性により、ダイクロイックプリ
ズム30への入射光の青色、緑色、赤色の波長帯域がク
ロスオーバーがないように狭帯域になっている。例えば
、ダイクロイックプリズム30への入射光は、青色が(
λ1−δλ1)より短い波長帯域、緑色が(λ1+δλ
1)〜(λ2〜δλ2)の波長帯域、赤色が(λ2+δ
λ2)より長い波長帯域である。従って、第4実施例も
第1実施例と同様の作用を有するものである。
【0021】なお、以上の説明においては、色分離のた
めにダイクロイックミラーを使用し、色合成のためにダ
イクロイックプリズムを使用する例を説明したが、色分
離のためにダイクロイックプリズムを使用し、あるいは
色合成のためにダイクロイックミラーを使用することも
できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1の光学素子への入射光の入射角度が変動してもその
透過光あるいは反射光の波長帯域が一定の範囲に含まれ
るように該第1の光学素子への該入射光の入射角度の変
動に対応する光の波長帯域をカットする第2の光学素子
とを備えた構成とし、あるいは、色合成用光学素子にお
いてクロスオーバーがないように該色合成用光学素子へ
の入射光の青色、緑色、赤色の波長帯域を狭帯域にした
構成としたので、第1の光学素子又は色合成用光学素子
への入射光の入射角度が変動しても、第1の光学素子又
は色合成用光学素子の透過−反射特性が実質的にずれな
いようにすることができる。よって、投射型表示装置の
色分解、合成においてスクリーン上で色ムラのない、純
度の高い色を再現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図である。
【図2】図1の光学素子の光透過−反射特性を示す図で
ある。
【図3】本発明の第2実施例を示す図である。
【図4】図3の光学素子の光透過−反射特性を示す図で
ある。
【図5】本発明の第3実施例を示す図である。
【図6】図5の光学素子の光透過−反射特性を示す図で
ある。
【図7】本発明の第4実施例を示す図である。
【図8】図7の光学素子の光透過−反射特性を示す図で
ある。
【図9】従来技術を示す図である。
【図10】図9の光学素子の光透過−反射特性を示す図
である。
【図11】入射光が変動したときの波長シフトを示す図
である。
【図12】入射光が変動する例を示す図である。
【図13】光学素子の入射角依存性を示す図である。
【符号の説明】
10…光源 12,14…ダイクロイックミラー 24,26,28…ライトバルブ 30…ダイクロイックプリズム 32…投射レンズ 36−44…ダイクロイックミラー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入射光を受け、所定の波長において選
    択的に透過あるいは反射させる第1の光学素子(30)
    と、該第1の光学素子への該入射光の入射角度が変動し
    てもその透過光あるいは反射光の波長帯域が一定の範囲
    に含まれるように該第1の光学素子への該入射光の入射
    角度の変動に対応する光の波長帯域をカットする第2の
    光学素子(12,14,36,38,40,42,44
    )とを備えた投射型表示装置。
  2. 【請求項2】  青色、緑色、赤色の波長帯域の光を選
    択的に透過あるいは反射させる色分離用光学素子(12
    ,14,36,38,40,42,44)と、色分離さ
    れた波長帯域の光毎に画像形成を行うためのライトバル
    ブ(24,26,28)と、該色分離用光学素子で透過
    あるいは反射され、且つ該ライトバルブで変調された波
    長帯域の光を受け、投射レンズに向かって選択的に透過
    あるいは反射させる色合成用光学素子(30)とからな
    り、該色合成用光学素子においてクロスオーバーがない
    ように該色合成用光学素子への入射光の青色、緑色、赤
    色の波長帯域を狭帯域にした投射型表示装置。
  3. 【請求項3】  該色分離用光学素子と該色合成用光学
    素子の特性が同じ部分があり、緑色の該色分離用光学素
    子により分離した直後の緑色の波長帯域をλ1〜λ2(
    λ1<λ2)としたとき、該緑色の色分離用光学素子に
    加えて、λ1′〜λ2′(λ1<λ1′<λ2′<λ2
    )の波長帯域の光を透過する波長カット用光学素子(3
    6)を設けた請求項2に記載の投射型表示装置。
  4. 【請求項4】  該色分離用光学素子と該色合成用光学
    素子の特性が同じ部分があり、該色分離用光学素子によ
    って青色、緑色、赤色に分離したときの各色の波長帯域
    がλ1より短い波長帯域、λ1〜λ2の波長帯域、λ2
    より長い波長帯域にあるとき、δλ1及びδλ2を20
    nm以下の値として、該波長カット用光学素子(38)
    が(λ1−δλ1〜λ1+δλ1)、及び(λ2−δλ
    2〜λ2+δλ2)の波長帯域の光をカットする請求項
    3に記載の投射型表示装置。
  5. 【請求項5】  該色合成用光学素子によってλ1より
    短い波長帯域、λ1〜λ2の波長帯域、λ2より長い波
    長帯域の光を合成するとき、δλ1及びδλ2を20n
    m以下の値として、該色分離用光学素子(12,14,
    40)が(λ1−δλ1)より短い波長帯域、(λ1+
    δλ1)〜(λ2−δλ2)の波長帯域、及び(λ2+
    δλ2)より長い波長帯域の光を透過又は反射する特性
    を備えている請求項2に記載の投射型表示装置。
  6. 【請求項6】  該色合成用光学素子によってλ1より
    短い波長帯域、λ1〜λ2の波長帯域、λ2より長い波
    長帯域の光を合成するとき、δλ1及びδλ2を20n
    m以下の値として、該色分離用光学素子(12,14,
    42,44)が、(λ1+δλ1)より短い波長帯域、
    (λ2−δλ2)より短い波長帯域、(λ1−δλ1)
    より短い波長帯域、及び(λ2+δλ2)より長い波長
    帯域の光を透過又は反射する特性を備えている請求項2
    に記載の投射型表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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