JPH07325283A - プロジエクタ装置 - Google Patents

プロジエクタ装置

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Publication number
JPH07325283A
JPH07325283A JP6142509A JP14250994A JPH07325283A JP H07325283 A JPH07325283 A JP H07325283A JP 6142509 A JP6142509 A JP 6142509A JP 14250994 A JP14250994 A JP 14250994A JP H07325283 A JPH07325283 A JP H07325283A
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JP
Japan
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light
hue
incident
incident surface
dichroic film
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Application number
JP6142509A
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English (en)
Inventor
Tsuguhiro Abe
嗣弘 阿部
Mitsuo Sakamoto
美津夫 坂本
Akira Nakamura
明 中村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はプロジエクタ装置に関して、3色画像
光を合成して拡大投影する際にコマ収差、非点隔差の発
生を未然に防止すると共に、バツクフオーカスを短縮し
得る。 【構成】L字形状プリズム(42、55、66)によつ
て3色画像光(LR 、LG 、LB )の色相合成をするこ
とにより、スクリーン(8)上での結像性能の良好な特
異な照度むらのない、かつ投影レンズ(7、57、6
7)の短焦点化に適したバツクフオーカスの短い光学系
が構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図4〜図7) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1〜図3) 作用(図1〜図3) 実施例(図1〜図3) (1)第1の実施例 (2)第2の実施例 (3)第3の実施例 (4)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はプロジエクタ装置に関
し、特に光空間変調素子の3つの表示パネルを用いて形
成した3色画像光を合成してカラー画像を拡大投影する
ものに適用し得る。
【0003】
【従来の技術】近年、半導体製造技術の進歩により、光
空間変調素子として液晶表示パネルを用いたプロジエク
タ装置の小型化、高性能化が進み、映像表示の大画面化
といつた要求と相まつて液晶プロジエクタ装置が注目さ
れている。また液晶表示パネルには、透過型や反射型を
はじめとする多くの種類があり、また半導体製造技術を
用いた液晶以外の光空間変調素子を用いた表示パネルも
ある。
【0004】ここで、透過型や反射型の液晶表示パネル
を用いたプロジエクタ装置の光学系を図4〜図7に示
す。まず図4は、いわゆるミラー順次式と呼ばれるフロ
ント型プロジエクタ装置1であり、楕円鏡等でなるリフ
レクタの付いたメタルハライドランプに代表される光源
2から出射される白色光が、コンデンサレンズ3によつ
て集束光Lに変換される。この集束光Lは色相分離ダイ
クロイツクミラー4Aにより赤色光LR と緑色及び青色
光の合成光とに分離され、さらに色相分離ダイクロイツ
クミラー4Bにより緑色光LG と青色光LB とに分離さ
れる。
【0005】各色分離光LR 、LG 、LB は、それぞれ
各色に応じた色画像信号で変調される透過型液晶表示パ
ネル5R、5G、5Bに照射され、変調されて透過後、
色相分離ダイクロイツクミラー6A、6Bにて合成光L
o に変換され、投影レンズ7で拡大されてスクリーン8
に投影される。なおミラー9、9は、光路折り曲げ用で
ある。また図中にはスクリーン8上の結像点に対する投
影レンズ7の軸上周辺光線を示す。
【0006】また図4との対応部分に同一符号を付した
図5は、SID'91 DIGEST P.423 に掲載されたリア型プロ
ジエクタ装置10であり、光学系を小型化し得るように
なされている。すなわち光源2から出射される白色光
が、フレネルレンズ構成の第1のコンデンサレンズ12
Aを通じて、色相分離ダイクロイツクミラー4A、4B
によつて赤色光LR 、緑色光LG 、青色光LB に分離さ
れる。
【0007】各色分離光LR 、LG 、LB は、それぞれ
フレネルレンズ構成の第2のコンデンサレンズ12B、
12C、12Dを通じて各色に応じた色画像信号で変調
される透過型液晶表示パネル5R、5G、5Bに照射さ
れ、変調されて透過後、色相分離ダイクロイツクミラー
13にて合成光Lo に変換され、投影レンズ7で拡大さ
れてリアスクリーン14に投影される。なおミラー11
A〜11Eは、光路折り曲げ用である。また図中にはス
クリーン14上の結像点に対する投影レンズ7の軸上周
辺光線を示す。
【0008】さらに図4との対応部分に同一符号を付し
た図6は、特開平4-225388号公報に開示されたプロジエ
クタ装置20であり、液晶表示パネル21R、21G、
21Bとして、反射型の偏光性のない高分子分散型液晶
が用いられている。また色相分離部に色相分離クロスダ
イクロイツクプリズム22、色相合成部に色相合成クロ
イツクミラー23を用い、さらに液晶表示パネル21
R、21G、21Bの無偏光性及び反射型といつた特性
に対応したミラーバーシステム24R、24G、24B
が用いられている。またミラー25は、それぞれ光路折
り曲げ用である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが図4の従来例
では、色相合成部が分離した2枚のダイクロイツクミラ
ーで構成され、3つの表示パネルそのもののスペース、
光路確保のため投影レンズのバツクフオーカスが長いと
いう欠点を有している。これは特にリア型プロジエクタ
を考えた場合、セツトの大画面化、かつ小型、薄型化の
要求に対し、投影レンズの広角化、つまり短焦点化が求
められ、バツクフオーカスが大きな制約となる。またフ
ロント型でも広角化の際の制約となる可能性がある。
【0010】また表示パネル上の投影レンズ、スクリー
ンに対する物点からの光束が、投影レンズに対し発散光
となり、投影レンズ光軸に対し斜めに設定されたダイク
ロイツクミラーである平行平面板を透過するため、コマ
収差、非点隔差が発生し、スクリーン上における結像性
能が劣化するといつた問題がある。劣化のレベルは物点
からの光束の発散度が大きいほど、すなわち投影レンズ
のFナンバーが小さいほど、さらに平行平面板の板厚が
厚いほど大きい。
【0011】また図5及び図6による従来の例では、2
枚のダイクロイツクミラーを交又させて用いるため、バ
ツクフオーカスに対する制約は緩和される。しかしなが
ら、上述した図4の例と同様なスクリーン上における結
像性能劣化の問題は解決されない。さらに機械的構成
上、クロスミラー交又部が光束中の遮蔽物となるため、
交又部を通過する光束が細い場合、または投影レンズ物
点位置の表示パネルに近い場合、その影がスクリーンで
観察されるといつた問題もあり、この問題を回避しよう
とすると、やはりバツクフオーカスが制約となる。
【0012】このような問題を回避した例として、図7
に示す光学系が存在する。色相合成部にクロスダイクロ
イツクプリズム32を採用したことにより、バツクフオ
ーカスは図5及び図6に比較し、プリズムを通る光路は
光学的にプリズムを形成するガラス材の屈折率の逆数を
乗じた値になるため、一層短くなる。また交又部の縮小
化がはかられる。さらにここで用いられるプリズムは平
行平面板としては板厚は厚いものの光軸に対しなす角度
が0度に設定されているため、コマ収差、非点隔差発生
の問題はない。
【0013】ところが色相合成クロスダイクロイツクプ
リズム32自体の製法が難しく製造コスト及び量産性が
問題となつていた。
【0014】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、3色画像光を合成して拡大投影する際にコマ収差、
非点隔差の発生を未然に防止すると共に、バツクフオー
カスを短縮し得るプロジエクタ装置を提案しようとする
ものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、白色光源(2)より出射された白
色光を色相分離部で3色光に変換し、当該3色光を各色
に応じた色画像信号で変調される光空間変調素子構成の
3つの表示パネル(5R、5G、5B、54R、54
G、54B、65R、65G、65B)上に照射し、当
該3つの表示パネル(5R、5G、5B、54R、54
G、54B、65R、65G、65B)を通じて得られ
る3色画像光を色相合成部で合成し投影レンズ(43、
56、67)を通じて拡大投影するプロジエクタ装置
(40、50、60)において、色相合成部は、3色画
像光うち、第1の入射面(42A、55A、66A)か
ら入射される第1の画像光と第1の入射面(42A、5
5A、66A)と直交する第2の入射面(42B、55
B、66B)から入射される第2の画像光とを色相合成
し第1の入射面(42A、55A、66A)に対して平
行方向の出射面(42F、55F、66F)に対して垂
直に第1の合成画像光を射出する第1のダイクロイツク
膜(42C、55C、66C)と、3色画像光うち、第
1及び又は第2の入射面に対して直交する第3の入射面
(42D、55D、66D)から入射される第3の画像
光と第1の合成画像光を色相合成し出射面(42F、5
5F、66F)に対して垂直に第2の合成画像光を射出
する第2のダイクロイツク膜(42E、55E、66
E)とを有し、第1の入射面から第1のダイクロイツク
膜までの光軸に沿つた光路長と第2の入射面から第1の
ダイクロイツク膜までの光軸に沿つた光路長とが等し
く、かつ第3の入射面から第2のダイクロイツク膜まで
の光軸に沿つた光路長と第1の入射面及び第2の入射面
から第2のダイクロイツク膜までの光軸に沿つた光路長
とが等しく設定された光軸に沿つた断面形状が概略L字
形状のプリズムでなる。
【0016】
【作用】L字形状プリズム(42、55、66)によつ
て3色画像光(LR 、LG 、LB )の色相合成をするこ
とにより、スクリーン(8)上での結像性能の良好な特
異な照度むらのない、かつ投影レンズ(43、56、6
7)の短焦点化に適したバツクフオーカスの短い光学系
が構成できる。
【0017】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0018】(1)第1の実施例 図4との対応部分に同一符号を付して示す図1におい
て、40は全体として本発明による第1の実施例のプロ
ジエクタ装置を示し、光源2から出射される白色光が、
コンデンサレンズ3により集束光Lに変換される。この
集束光Lは色相分離ダイクロイツクミラー4Aにより、
赤色光LR と緑色及び青色光の合成光とに分離され、さ
らに色相分離ダイクロイツクミラー4Bにより緑色光L
G と青色光LB とに分離される。
【0019】各色分離光LR 、LG 、LB は、それぞれ
対応する各色に応じた色画像信号で変調される透過型液
晶表示パネル5R、5G、5Bに照射されて変調されて
透過後、L字形状プリズム42に入射される。L字形状
プリズム42は光軸に沿つた断面の形状が直角に曲がる
L字の形状をなし、L字の端面42Aから入射される赤
色光LR と入射面42Bから入射される緑色光LG を色
相合成するダイクロイツク膜42Cと、赤色光LR 、緑
色光LG の合成光とL字のもう一方の端面42Dから入
射される青色光LB とを色相合成するダイクロイツク膜
42Eとを有する。
【0020】ダイクロイツク膜42Cは端面42A及び
入射面42Bに対して45度の角度に設定されており、緑
色光LG を直角に曲げ赤色光LR との合成光を端面42
Aに対して平行方向の出射面42Fに対して垂直に射出
する。またダイクロイツク膜42Eは端面42A及び端
面42Dに対して45度の角度に設定されており、青色光
B を直角に曲げ、3色合成光を端面42Dに対して直
交方向の出射面42Fに対して垂直に射出する。
【0021】L字形状プリズム42は赤色光LR の入射
する端面42Aからダイクロイツク膜42Cまでの光軸
に沿つた長さと、緑色光LG の入射する入射面42Bか
らダイクロイツク膜42Cまでの光軸に沿つた長さが同
じに設定されている。さらに端面42Aからダイクロイ
ツク膜42Eまでの光軸に沿つた長さと青色光LB の入
射する端面42Dからダイクロイツク膜42Eまでの光
軸に沿つた長さとが同じに設定されている。このL字形
状プリズム42によつて3色光から合成された光束は出
射面42Fより、投影レンズ43に入射され、表示パネ
ル上に変調によつて形成される像をスクリーンに8上に
拡大投影される。
【0022】以上の構成によれば、色相合成部にL字形
状プリズム42を用いることにより、L字形状プリズム
42を通る光路が光学的にプリズムを構成する硝子材の
屈折率の逆数を乗じた値になるため、バツクフオーカス
が一層短くなる。これによりバツクフオーカスに対する
制約が緩和され、さらにコマ収差や非点隔差の発生を未
然に防止して、スクリーン8上に良好な結像スポツトを
形成することができる。
【0023】また上述の構成によれば、図5又は図6の
従来のプロジエクタ装置のようにクロスミラーが光路中
に遮蔽物として存在しないため表示パネル配置位置に対
する自由度、すなわちバツクフオーカス対する自由度が
増す。
【0024】さらにL字形状プリズム42の色相合成ダ
イクロイツク膜42C及び42Eが一つの加工面で構成
できるためプリズムの製法が容易になり、図7に上述し
たようにクロスダイクロイツクプリズムを用いたプロジ
エクタ装置30と比較して、製造コストや量産性の問題
を有効に回避できる。
【0025】(2)第2の実施例 図4との対応部分に同一符号を付して示す図2におい
て、50は全体として本発明による第2の実施例のプロ
ジエクタ装置を示し、L字形状プリズムの出射側のL字
突起方向をスクリーン8の横長方向に対し垂直方向に設
置している。このプロジエクタ装置50では、全体とし
て光源2や色相分離光学系からなる色相分離層51A
と、色相合成光学系や投影レンズ系からなる色相合成層
51Bの2層構造となつている。
【0026】実際上リフレクターの付いた光源2から出
射された白色光は、コンデンサレンズ3によつて集束光
Lに変換される。この集束光Lは色相分離作用をするL
字形状プリズム52に入射され、色相分離ダイクロイツ
ク膜52Aにより青色光LBが分離され、さらに色相分
離ダイクロイツク膜52Bで緑色光LG 、赤色光LR
分離される。色相分離作用をなすL字形状プリズム51
から射出された各分離光LR 、LG 、LB は、ミラー5
3でそれぞれ透過型液晶パネル54R、54G、54B
に照射され、変調、透過後、今度は色相合成するL字形
状プリズム55に入射される。
【0027】色相合成作用をなすL字形状プリズム55
は、出射側のL字突起の方向をスクリーン8の横長方向
に対し垂直方向に配置しているため、L字突起の方向が
投影スクリーン8の横方向に対して短い縦方向に合わせ
られる。L字形状プリズム55では、ダイクロイツク膜
55Cで赤色光LR 、緑色光LG が、ダイクロイツク膜
55Eでさらに青色光LB が合成される。3色光から合
成された光束は投影レンズ56に入射され、スクリーン
8に拡大投影される。
【0028】以上の構成によれば、色相合成部に出射側
のL字突起方向が、スクリーン8の横長方向に対して垂
直方向になるように設定されたL字形状プリズム55を
用いることにより、バツクフオーカスに影響を与えるL
字突起の方向がスクリーン8の短辺方向に合わせること
ができ、バツクフオーカス短小化のさらなる有効な手段
となる。これは特に表示パネルの有効エリアがハイビジ
ヨン規格の16対9の場合、顕著になる。
【0029】またL字形状プリズム55を通る光路が光
学的にプリズムを構成する硝子材の屈折率の逆数を乗じ
た値になるため、バツクフオーカスが一層短くなる。こ
れにより、第1の実施例と同様にバツクフオーカスに対
する制約が緩和され、さらにコマ収差や非点隔差の発生
を未然に防止して、スクリーン8上に良好な結像スポツ
トを形成することができる。また上述の構成によれば、
図7に上述したように、クロスミラーの交叉部が光路中
に遮蔽物として存在しないため表示パネル配置位置に対
する自由度、すなわちバツクフオーカス対する自由度が
増す。
【0030】さらにL字形状プリズム55の色相分離ダ
イクロイツク膜52A及び52B及び色相合成ダイクロ
イツク膜55C及び55Eが一つの加工面で構成できる
ため、プリズムの製法が容易になり、第1の実施例と同
様、図7に上述したようにクロスダイクロイツクプリズ
ムを用いたプロジエクタ装置30と比較して、製造コス
トや量産性の問題を有効に回避できる。
【0031】(3)第3の実施例 図4との対応部分に同一符号を付して示す図3におい
て、60は全体として本発明による第3の実施例のプロ
ジエクタ装置を示し、表示パネルとして反射型液晶パネ
ルが用いられている。このプロジエクタ装置60では、
全体として光源2や色相分離光学系からなる色相分離層
61Aと、色相合成光学系や投影レンズ系からなる色相
合成層61Bの2層構造となつている。
【0032】実際上リフレクターの付いた光源2から出
射される白色光は、コンデンサレンズ3によつて集束光
Lに変換される。この集束光Lは色相分離クロスダイク
ロイツクミラー62Aにより赤色光LR と緑色光、青色
光の合成光に分離され、さらに色相分離ダイクロイツク
ミラー62Bにより緑色光LG 、青色光LB に分離され
る。緑色光LG 、青色光LB はそれぞれミラー63を介
し、各色分離光LR 、LG 、LB はビームスプリツタ6
4により、反射型表示パネル65R、65G、65Bに
入射、反射され、再びビームスプリツタ64により、L
字形状プリズム66に入射される。
【0033】L字形状プリズム66では、ダイクロイツ
ク膜66Cで青色光LB 、緑色光LG が、ダイクロイツ
ク膜66Eでさらに赤色光LR が合成される。このL字
形状プリズム66によつて3色光から合成された光束
は、投影レンズ67に入射され、表示パネル上に変調に
よつて形成される像をスクリーンに8上に拡大投影す
る。
【0034】以上の構成によれば、色相合成部にL字形
状プリズム66を用いることにより、L字形状プリズム
66を通る光路が光学的にプリズムを構成する硝子材の
屈折率の逆数を乗じた値になるため、バツクフオーカス
が一層短くなる。これにより第1及び第2の実施例に上
述したのと同様に、バツクフオーカスに対する制約が緩
和され、さらにコマ収差や非点隔差の発生を未然に防止
して、スクリーン8上に良好な結像スポツトを形成する
ことができる。
【0035】さらにL字形状プリズム66の色相合成ダ
イクロイツク膜66C及び66Eが一つの加工面で構成
できるため、プリズムの製法が容易になり、第1及び第
2の実施例と同様、図7に上述したようにクロスダイク
ロイツクプリズムを用いたプロジエクタ装置30と比較
して、製造コストや量産性の問題を有効に回避できる。
またバツクフオーカスに影響を与えるL字形状プリズム
66のL字突起の方向をスクリーン8の短辺方向に合わ
せるようにした場合、第2の実施例と同様にバツクフオ
ーカス短小化のさらなる有効な手段となる。
【0036】(4)他の実施例 上述の実施例においては、本発明を透過型や反射型の液
晶表示パネルを用いたプロジエクタ装置に適用した場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の光空
間変調素子を用いた表示パネルを用いるプロジエクタ装
置に広く適用して好適なものである。
【0037】また上述の実施例においては、本発明をフ
ロント型のプロジエクタ装置に適用したが、本発明はこ
れに限らず、スクリーンに結像するものであれば、リア
型や他のプロジエクタ装置に広く適用して好適なもので
ある。
【0038】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、スクリー
ン上での結像性能の良好な特異な照度むらのない、かつ
投影レンズの短焦点化に適したバツクフオーカスの短い
光学系で構成されるプロジエクタ装置を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプロジエクタ装置の第1の実施例
として透過型液晶表示パネルを用いたプロジエクタ装置
を示す光学系統図である。
【図2】本発明によるプロジエクタ装置の第2の実施例
としてL字形状プリズムのL字突起の方向がスクリーン
の横長方向に対し垂直方向に設置されたプロジエクタ装
置を示す光学系統図である。
【図3】本発明によるプロジエクタ装置の第3の実施例
として反射型液晶表示パネルを用いたプロジエクタ装置
を示す光学系統図である。
【図4】従来のプロジエクタ装置として透過型液晶表示
パネルを用いたミラー順次式のフロント型プロジエクタ
装置を示す光学系統図である。
【図5】従来のプロジエクタ装置として透過型液晶表示
パネルを用いたリア型プロジエクタ装置を示す光学系統
図である。
【図6】従来のプロジエクタ装置として反射型液晶表示
パネルを用いたプロジエクタ装置を示す光学系統図であ
る。
【図7】従来のプロジエクタ装置として透過型液晶表示
パネルを用いたプロジエクタ装置を示す光学系統図であ
る。
【符号の説明】 1、10、20、30、40、50、60……プロジエ
クタ装置、2……光源、3……コンデンサレンズ、4
A、4B、62A、62B……色相分離ダイクロイツク
ミラー、5R、5G、5B、54R、54G、54B…
…透過型液晶表示パネル、6A、6B……色相合成ダイ
クロイツクミラー、7、43、56、67……投影レン
ズ、8……スクリーン、42、52、55、66……L
字形状プリズム、64……ビームスプリツタ、65R、
65G、65B……反射型液晶表示パネル。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】白色光源より出射された白色光を色相分離
    部で3色光に変換し、当該3色光を各色に応じた色画像
    信号で変調される光空間変調素子構成の3つの表示パネ
    ル上に照射し、当該3つの表示パネルを通じて得られる
    3色画像光を色相合成部で合成し投影レンズを通じて拡
    大投影するプロジエクタ装置において、 上記色相合成部は、 上記3色画像光うち、第1の入射面から入射される第1
    の画像光と上記第1の入射面と直交する第2の入射面か
    ら入射される第2の画像光とを色相合成し上記第1の入
    射面に対して平行方向の出射面に対して垂直に第1の合
    成画像光を射出する第1のダイクロイツク膜と、上記3
    色画像光うち、上記第1及び又は第2の入射面に対して
    直交する第3の入射面から入射される第3の画像光と上
    記第1の合成画像光を色相合成し上記出射面に対して垂
    直に第2の合成画像光を射出する第2のダイクロイツク
    膜とを有し、 上記第1の入射面から上記第1のダイクロイツク膜まで
    の光軸に沿つた光路長と上記第2の入射面から上記第1
    のダイクロイツク膜までの光軸に沿つた光路長とが等し
    く、かつ上記第3の入射面から上記第2のダイクロイツ
    ク膜までの光軸に沿つた光路長と上記第1の入射面及び
    上記第2の入射面から上記第2のダイクロイツク膜まで
    の光軸に沿つた光路長とが等しく設定された光軸に沿つ
    た断面形状が概略L字形状のプリズムでなることを特徴
    とするプロジエクタ装置。
  2. 【請求項2】上記プリズムは上記第3の入射面から上記
    出射面に至る側面方向を当該出射面に対面する投影画面
    の短辺方向に一致させることを特徴とする請求項1に記
    載のプロジエクタ装置。
  3. 【請求項3】上記3つの表示パネルとして、透過型液晶
    表示パネル又は反射型液晶表示パネルを用いることを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載のプロジエクタ装
    置。
JP6142509A 1994-05-31 1994-05-31 プロジエクタ装置 Pending JPH07325283A (ja)

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JP6142509A JPH07325283A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 プロジエクタ装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980020617A (ko) * 1996-09-10 1998-06-25 김광호 레이저 영상 투사 장치
KR100408504B1 (ko) * 1996-09-10 2004-01-24 삼성전자주식회사 레이저영상투사장치및방법

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KR19980020617A (ko) * 1996-09-10 1998-06-25 김광호 레이저 영상 투사 장치
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