JPH0634508B2 - 投写型カラー表示装置 - Google Patents

投写型カラー表示装置

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JPH0634508B2
JPH0634508B2 JP60141388A JP14138885A JPH0634508B2 JP H0634508 B2 JPH0634508 B2 JP H0634508B2 JP 60141388 A JP60141388 A JP 60141388A JP 14138885 A JP14138885 A JP 14138885A JP H0634508 B2 JPH0634508 B2 JP H0634508B2
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JP
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color
light
light valve
prism
transmissive
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JP60141388A
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弘 鎌倉
富雄 曽根原
武志 小野
旬一 中村
修二 有賀
章隆 矢島
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数枚の像形成用のライトバルブを用いた投
写型カラー表示装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の投写型カラー表示装置は、特開昭58−1509
37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問題点〕
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にライトバルブが陰極線
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。
さらに、反射型ライトバルブを用いた場合には、入射光
と出射光の分離のために偏光ビームスプリッタが必須と
なるが、光学系が極めて複雑になってしまい現実的では
ない。
そこで、本発明の目的は、このような問題点を解決する
もので、機構が簡単であって、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写型カラー表示装
置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る投写型カラー表示装置は、光源と光源から
の白色光を赤・緑・青の3色の色光に分離する色分離手
段と、赤の色光を受け赤の信号に対応した変調を行う第
1の透過型ライトバルブと、緑の色光を受け緑の信号に
対応した変調を行う第2の透過型ライトバルブと、青の
色光を受け青の信号に対応した変調を行う第3の透過型
ライトバルブと、第1の透過型ライトバルブ、第2の透
過型ライトバルブ及び第3の透過型ライトバルブでそれ
ぞれ変調された色光を合成して1本の光束にする色合成
手段と、色合成手段で合成された光を投写する投写光学
手段とを有する。
そして、色分離手段は、4個の直角プリズムが各直角の
頂辺が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、
異なった波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層
がプリズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第
1の光学プリズムから構成されている。
また、色合成手段は、4個の直角プリズムが各直角の頂
辺が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、異
なった波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層が
プリズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第2
の光学プリズムから構成されている。
そして、この第2の光学プリズムの4つの外側面のうち
3つの外側面にはそれぞれ第1の透過型ライトバルブ、
第2の透過型ライトバルブ及び第3の透過型ライトバル
ブが隣接して設けられ、他の1外側面には投写光学手段
が隣接して設けられている。
[作用] 本発明においては、光源からの白色光が色分離手段によ
り赤・緑・青の3色の色光に分離される。
この色分離手段は、4個の直角プリズムが各直角の頂辺
が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、異な
った波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層がプ
リズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第1の
光学プリズムからなり、光源からの白色光を赤・緑・青
の色光に分離する。
この第1の光学プリズムは色光を分離するだけで良く、
偏光成分を限定する性能は不要である。
また、光源としては、単一光源があればよく、各色光に
対応した光源は不要となる。
次に、この分離された赤・緑・青の色光にそれぞれ対応
した第1の透過型ライトバルブ〜第3の透過型ライトバ
ルブにより画像形成が行われ、各色光は変調を受ける。
透過型ライトバルブは、反射型ライトバルブで生じるラ
イトバルブ表面での反射光の影響がないので、投写画像
のコントラストが向上する。また、透過型ライトバルブ
を用いると、入射光と反射光とを分離する必要がなく、
偏光ビームスプリッタが不要となり、このため光学系が
単純になる。
この透過型ライトバルブには液晶の電気光学効果を用い
たもの、特にアクティブマトリクス型のものを用いるこ
とができ、コントラスト1:30位が容易に得られる。
また、PLZTや電気泳動などの光スイッチ素子を用い
れば薄型なライトバルブであるため、装置がコンパクト
になる。
次に、色合成手段は、色分離手段を構成する第1の光学
プリズムと同じく、4個の直角プリズムが各直角の頂辺
が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、異な
った波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層がプ
リズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第2の
光学プリズムからなり、3つのライトバルブによりそれ
ぞれ変調された赤・緑・青の画像色光が色光選択反射膜
層によりプリズムの一側面方向に反射され、プリズムの
一側面において三つの色光が合成される。
この第2の光学プリズムの色光選択反射膜層は、第1の
光学プリズムとほぼ同等の色光選択特性を有し、可逆的
に赤・緑・青の画像色光を合成し、ライトバルブがそれ
ぞれ入射光を全て透過した場合のその合成光は光源の白
色になる。
この第2の光学プリズムに対して、透過型ライトバルブ
は、プリズムの外側面に接して設けることができ、コン
パクトに配置できる。
合成された色光は第2の光学プリズムの一側面の投写光
学手段によりスクリーンに拡大投影される。このとき、
一つの投写光学手段を設置すれば投影画像の状態を調整
でき、拡大率の選択の自由度は大きい。
〔実施例〕
第1図は、投写型表示装置の原理図を示したものであ
る。
光源1から発散した光はコンデンサレンズ2によりコリ
メートされ、ライトバルブ3に光を照射し、投写レンズ
4により拡大投写し、スクリーン5上に画像を結像す
る。
第2図は、本発明の光源についての詳細図であり、
(a)が照明系の構成図で、(b)がリフレクタの分光
特性を示すグラフである。
ランプ10は、ハロゲンランプもしくはメタルハライド
ランプ,キセノンランプ等の高演色性ランプで、楕円ミ
ラー11は、点発光部12を第1焦点F1に重なるよう
に合せ、第2焦点F2に集光させ、コンデンサレンズ1
3により光束14はコリメートされる。楕円ミラー11
は、コールトミラーで作られ、グラフ(b)に示す如
く、赤外光線を透過させるために、照明系の前面には、
熱が伝わりにくく構成してある。
第3図は、本発明の実施例における、キューブプリズム
の構成図で、(a)が、直角プリズムの斜視図、(b)
がキューブプリズムの組立方法を表わした図である。
直角プリズム20は、直角を挾む2辺にそれぞれダイク
ロイックミラーの赤反射,青反射の層を、蒸着、もしく
はスパッタで作成し、4個のプリズムを(b)のように
組み合せ、それぞれのプリズムの接着には、パルサム及
び合成接着剤の屈折率がn=1.52〜1.54程度の接着
剤により、光学的接着を行ない、キューブプリズムを組
立てる。
第4図は、本発明の実施例におけるキューブプリズムの
色分離を示す図で、(a)に概念図と、(b)に分光特
性を示す。
キューブプリズム30に白色光31をプリズム面にほぼ
垂直に入射させると、それぞれの選択反射膜により、
赤,青,緑の3原色に色分離が行なわれる。分光特性
は、(b)に示す如く、それぞれの色のフィルタ特性
は、急峻な特性が得られ、色光分離の特性は極めて良
い。又、入射面は、MgF2,ZrO2等の多層反射防止
膜をコーティングすることにより更に光の有効活用が可
能となる。
第5図は、本発明による投写型カラー表示装置の全体の
構成図を表わしたもので、(a)は正面図で、(b)は
平面図、(c)は側面図である。
光源40から出射した白色光は、コンデンサレンズ41
によりコリメートされ、第1のキューブプリズム42に
入射し、赤,青,緑の3色に色分解される。分解された
色光はミラー43により、方向を曲げられ、透過形ライ
トバルブ44に入射する。ライトバルブ44は、投写レ
ンズ46により結像する位置に配置されている。
ライトバルブ44は、3枚それぞれ、赤,青,緑,の画
像に対応した光の透過性を示し、加法混色により、それ
ぞれの表示画像がスクリーンで合成される様に、第2の
キューブプリズム45で色光合成され、投写レンズ46
によりスクリーンに投影される。
ライトバルブ44の駆動方式は、日経エレクトロニクス
NO351(1984)P211に記載したものに準じ
ている。
第6図は、本発明による投写型カラー表示装置に他の実
施例の全体の構成図を示したもので(a)は正面図、
(b)は平面図、(c)は側面図である。
光源50から出射した白色光は、コンデンサレンズ51
によりコリメートされ、第1のキューブプリズム52に
入射し、赤,青,緑の3色に色分離される。分解された
色光はミラー53により、方向を曲げられ、透過形ライ
トバルブ54に入射する。ライトバルブは投写レンズ5
6により結像する位置に配置されている。第2のキュー
ブプリズム55は、色合成プリズムでライトバルブの透
過光を合成する。
上述のように、キューブプリズムは、4個の直角プリズ
ムのダイクロイック膜を保護するように重ねて作成して
あり、入射面は、反射防止膜をコーティングしてあるた
め、コリメートした光を効率良く色分離,色合成するこ
とができ、投写レンズに対しても、空気層より屈折率が
高いプリズムをライトバルブとの間に置くことにより、
実質のバックフォーカスを縮めることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように (1)本発明の投写型カラー表示装置は、3つの透過型ラ
イトバルブによりそれぞれ変調された赤・緑・青の画像
色光を、4個の直角プリズムの接触面に沿って異なった
波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層が十字状
に配置された光学プリズムからなる色合成手段により合
成して1本の光束にし、また、ライトバルブを前記光学
プリズムの外側面に配置したことにより以下のような効
果を有する。
ア)色合成手段で合成された1本の光束を投写光学手段
により投写するから、設置の際のピント合せや拡大率の
変更を行う場合、1本の光束についてのみ調整を行えば
よく、各色毎の調整は不要になり、調整が簡単になる。
イ)透過型ライトバルブを用いて画像色光を生成するた
め、コントラストがよく、また、反射型ライトバルブの
場合のように入射光と反射光を分離する偏光ビームスプ
リッタが不要であり、光学系をコンパクトに構成するこ
とができる。
ウ)色合成手段に前記の光学プリズムを用いたことによ
り、色合成手段それ自体がコンパクトになるとともに、
透過型ライトバルブと組み合わせたことにより光学系が
簡素化され、投写光学系全体もコンパクトになる。した
がって、投写型表示装置全体をコンパクトにすることが
できる。
また、光学プリズムの各外側面にライトバルブを配置し
たことにより、色合成手段と3色のライトバルブとの位
置関係が簡素になり、部品点数も少なくなる。したがっ
て、3色のライトバルブの光学的位置ずれに対する調整
を簡単にすることができる。
エ)第2の光学プリズムを色合成手段に用い、かつ、透
過型ライトバルブと組み合わせることにより、画像形成
部と投写光学手段との距離を最短にすることができる。
そのため、投写光学手段の口径を大きくすることなしに
投写光学手段ののみこみ角を大きくすることができ、画
面の明るさを増すことができる。更に、画面の拡大率を
選択する際の自由度を大きくすることができる。
(2)また、前記色合成手段に4個の直角プリズムを組み
合わせた光学プリズムを用い、この外側面に接して3色
の透過型ライトバルブを配置したことに加えて、色分離
手段にも同じ構成の光学プリズムを配置したことによ
り、第1,第2キューブプリズムによる色光の色分離と
色合成が、より効率良く可能であり、第1のキューブプ
リズムと第2のキューブプリズムは全て同一の色光分離
性能で良く、しかも形状も同一サイズで良いため、きわ
めてコンパクトな装置が実現でき、又、単一の白色光源
と、単一投写レンズのみで構成されているため、赤,
青,緑のライトバルブの光学的位置ズレに対しても調整
が簡単である、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図は、投写型表示装置の原理図を示す。 第2図は、本発明の光源についての詳細図で、(a)は
照明系の構成図を、(b)はリフレクタの分光特性図を
示す。 第3図は、本発明のキューブプリズムの構成図で、
(a)は直角プリズムの斜視図を(b)はキューブプリ
ズムの組立方法図を示す。 第4図は、本発明のキューブプリズムの色分離を示し、
(a)はキューブプリズムの色分離の概念図を(b)は
キューブプリズムの色分離の分光特性図を示す。 第5図は、本発明の投写型カラー表示装置の全体の構成
図で(a)は正面図を(b)は平面図を(c)は側面図
を示す。 第6図は、本発明の投写型カラー表示装置の他の実施例
の構成図で、(a)は正面図を(b)は平面図を(c)
は側面図を示す。 1……光源 2……コンデンサレンズ 3……ライトバルブ 4……投写レンズ 5……スクリーン 42……第1のキューブプリズム 43……ミラー 45……第2のキューブプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 武志 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (72)発明者 中村 旬一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (72)発明者 有賀 修二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (72)発明者 矢島 章隆 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式会 社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特開 昭48−23459(JP,A) 特開 昭58−14818(JP,A) 特開 昭58−150937(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、光源からの白色光を赤・緑・青の
    3色の色光に分離する色分離手段と、該色分離手段で色
    分離された赤の色光を受け赤の信号に対応した変調を行
    う第1の透過型ライトバルブと、前記色分離された緑の
    色光を受け緑の信号に対応した変調を行う第2の透過型
    ライトバルブと、前記色分離された青の色光を受け青の
    信号に対応した変調を行う第3の透過型ライトバルブ
    と、前記第1の透過型ライトバルブ、前記第2の透過型
    ライトバルブ及び前記第3の透過型ライトバルブでそれ
    ぞれ変調された色光を合成して1本の光束にする色合成
    手段と、該色合成手段で合成された光を投写する投写光
    学手段とを有し、 前記色分離手段は、4個の直角プリズムが各直角の頂辺
    が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、異な
    った波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層がプ
    リズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第1の
    光学プリズムからなり、 前記色合成手段は、4個の直角プリズムが各直角の頂辺
    が互いに一致接触するようにして配置され、かつ、異な
    った波長選択性を有する2種類の色光選択反射膜層がプ
    リズム内部の接触面に沿って十字状に配置された第2の
    光学プリズムからなり、 該第2の光学プリズムの4つの外側面のうち3つの外側
    面にはそれぞれ前記第1の透過型ライトバルブ、前記第
    2の透過型ライトバルブ、前記第3の透過型ライトバル
    ブが接して設けられ、該第2の光学プリズムの4つの外
    側面のうちの他の1外側面には前記投写光学手段が接し
    て設けられてなることを特徴とする投写型カラー表示装
    置。
JP60141388A 1985-06-27 1985-06-27 投写型カラー表示装置 Expired - Lifetime JPH0634508B2 (ja)

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