JPH081495B2

JPH081495B2 - カラー画像生成ユニット

Info

Publication number: JPH081495B2
Application number: JP62238332A
Authority: JP
Inventors: 弘鎌倉; 富雄曽根原; 修二有賀; 武志小野; 章隆矢島; 旬一中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPS63125917A

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
カラー画像生成ユニットに関する。

〔従来の技術〕

従来の投写型カラー表示装置は、特開昭58−150937に
開示されているように、反射型ライドバルブと、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
配管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。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、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カラー画像生成ユニット
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る画像生成ユニットは、３つの色光をそれ
ぞれ変調する３枚の透過型のライトバルブと、このライ
トバルブの出射側にそれぞれ設けられた特定の偏光軸の
光を透過させる透過軸を有する偏光手段と、変調された
３つの色光を入射してそれらを合成するプリズムとを有
し、プリズムは異なった波長選択特性を有し、且つ互い
に直交する２種類のダイクロイック面を有し、プリズム
の２種類のダイクロイック面でそれぞれ反射される２種
類の色光を赤色光と青色光とし、プリズムの２種類のダ
イクロイック面をそれぞれ透過する色光を緑色光として
なり、少なくとも赤色光及び青色光をそれぞれ変調する
ライトバルブの出射側に設けられた偏光手段の透過軸
は、プリズムに入射する３つの色光の光軸により規定さ
れる平面に対してほぼ垂直となるように配置される。

〔作用〕

本発明の構成によれば、光の三原色の色光に対応した
透過型ライトバルブによって画像を形成し色光は変調さ
れる。透過型ライトバルブを用いた投写光からライトバ
ルブ表面の反射光の影響は除くことができ、画像のコン
トラストが向上する。又、ライトバルブは液晶の電気光
学効果を用いた画像表示パネルを採用し、特にアクティ
ブマトリクスパネルを用い、赤色ライトバルブと青色ラ
イトバルブのそれぞれを選択反射特性の赤色・青色の有
する反射面に対し、Ｓ偏光入射し、他の一方の緑色光を
Ｐ偏光で入射し、画像を合成することにより、色分離が
急峻で、彩度の優れた画像が得られ、コントラストも1:
30位は容易に得られる。同様にライトバルブをPLZT、電
気泳動等の光スイッチ素子を用いても良い。

〔実施例〕

第１図は、本発明のカラー画像生成ユニットが適用さ
れる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、図１の装置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焦点下２に集光させ、コンデンサレンズ13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
ドミラーで作られ、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、本発明のカラー画像表示ユニットが適用さ
れる投写型カラー表示装置に用いられる、３原色を生成
するための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、バルサム及び
合成接着剤の屈折率がｎ＝１、52〜１、54程度の接着剤
により、光学的接着を行い、キューブプリズムを組立て
る。

第４図は、上記キューブプリズムの色分離を示す図で
ある。

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原色に色分離が行われる。

第５図は上記キューブプリズムの色分離のランダム光
入射光における分光特性を示した図で、（ａ）は、ラン
ダム偏光の入射光に対する青色反射の分光特性を、
（ｂ）は、ランダム偏光の入射光に対する赤色反射の分
光特性を示すグラフである。

キューブプリズム30に入射する入射光を、赤反射面32
に対し、±６゜光軸がシフトした場合バンド巾のシフト
量が中心値で、50nm位シフトする。青色反射面33も、入
射光が±６゜光軸がシフトすると中心値で100nm位シフ
トする。

第６図は、上記キューブプリズムの色分離のＳ偏光入
射における分光特性を示した図で（ａ）はＳ偏光入射の
時の赤色反射の分光特性を（ｂ）はＳ偏光入射の時の青
色反射の分光特性を示すグラフである。入射光をＳ偏光
成分に限定すると、入射光が±６゜光軸がシフトして
も、バンド巾は、25nm以下であった。

なお、上記のキューブプリズムは単一光源からの入射
光を３原色に分離するものであるが、後述する実施例の
色合成のクロスプリズムとしてのキューブプリズムもそ
の基本原理は上記と同様である。

第７図は本発明の一実施例のカラー画像生成ユニット
を適用した投写型カラー表示装置の全体の構成図を表わ
したものである。光源40から出射した白色体は、コンデ
ンサレンズ41によりコリメートされ、ミラー42により反
射され、赤色フィルタ43、緑色フィルタ44、青色フィル
タ45により光の３原色に分離される。それぞれの色光
は、赤色ライトバルブ46、緑色ライトバルブ47、青色ラ
イトバルブ48にほぼ垂直に入射し、それぞれのライトバ
ルブの両側には図示のように偏光板がそれぞれ設けられ
ており、その偏光軸を赤色、青色のライトバルブは紙面
に対し垂直となる方向とし緑色のライトバルブは紙面と
水平となる偏光軸に合わせてある。キューブプリズム49
は、選択反射面の赤選択と青選択の反射面に対し、ほぼ
45゜の入射角により、画像データに変調された光が入射
し緑色は、透過光によりそれぞれの加法混色で色合成さ
れ、投写レンズ50により拡大投写される。ライトバルブ
の駆動方式は、日経エレクトロニクスNo.351（1984）P2
11に記載したものに準じている。

［発明の効果］（１）以上のように本発明によれば、３つの色光をそれ
ぞれ変調する３枚の透過型のライトバルブと、ライトバ
ルブの出射側にそれぞれ設けられ特定の偏光軸の光を透
過させる透過軸を有する偏光手段とを備えているので、
次のａ）〜ｃ）に掲げる効果が得られる。

ａ）投写光からライトバルブ表面における非変調光の反
射の影響を除去することができ、画像のコントラストが
高い。

ｂ）フルカラー表示が可能となる。

ｃ）偏光ビームスプリッタが不要であり、光学系が簡単
で、装置もコンパクトにできる。

（２）また、本発明によれば、色合成手段を、異なった
波長選択特性を有する２種類のダイクロイック面を有す
るプリズムにより構成したので、次のｄ）,e）に掲げる
効果が得られる。

ｄ）プリズムにおいては、その反射面を精度よく形成す
ることができる。即ち、プリズムは、ミラーのように薄
くなく、治具に固定したときにも剛性があるため、平面
度がでる。また、ミラーのように十文字に形成するとき
のミラーの分割がないため、面のつながりがでる。従っ
て、この点からも解像度が向上し、色むらがでず、画質
が向上する。

ｅ）プリズムは屈折率が大きいので、焦点距離が短くな
る。従って、色合成手段にプリズムを採用したことによ
り投写距離が短くなり、装置の小形化が可能になってい
る。

（３）また、本発明によれば、像形成用ライトバルブで
変調された色光のうち、ダイクロイック面で反射される
色光は、ダイクロイック面に対してＳ偏光で入射するか
ら、以下のｆ）〜ｉ）に掲げる効果を有する。

ｆ）プリズムはＳ反射特性が良く（ミラーに比べて）、
ダイクロイック面で反射される色光はＳ偏光されて入射
するので、従って、この点からも光の利用効率が向上す
る。

ｇ）反射すべき波長域ではフラットで高い反射率が得ら
れる。

ｈ）入射光の平行度が悪くとも色選択波長特性の劣化が
少なく、良好な色合成を行なうことができる。

ｉ）従って、色合成の性能がよく、色再現性も高く、光
の利用効率も高く、画面も明るい。

（４）更に、本発明によれば、プリズムにより反射され
る色光をＲ（赤）,B（青）とし、透過する色光をＧ
（緑）としたことにより次のｊ）、ｋ）の効果を有す
る。

ｊ）上述の第６図（ａ）（ｂ）に示されるように、Ｒと
Ｂは可視光波長領域における波長遷移領域がそれぞれ１
箇所であり、そして、ライトバルブから出射されたＲ光
及びＢ光も、それぞれ同様な箇所で遷移領域をもってい
る。従って、元々遷移している色光のスペクトルは、プ
リズムのダイクロイック面の波長選択特性によりさらに
減衰されることになるが、Ｒ光及びＢ光にとっては、遷
移領域は１箇所であり、スペクトルの減衰箇所は１箇所
で済む。一方、Ｇ光は遷移領域は２箇所であるが、プリ
ズムを透過するため、遷移領域の減衰はない。従って、
合成光のスペクトルでみると、２箇所で減衰することに
なる。

これに対して、例えば、Ｇ光を波長選択し、更にＲ光
とＢ光の一方を波長選択し、他方を透過とした場合に
は、Ｇ光は２箇所の遷移領域がそれぞれ波長選択される
ため、遷移領域のスペクトルが減衰し、Ｒ光とＢ光の一
方は波長選択により遷移領域の１箇所が減衰する。この
ため、合成光では減衰箇所が３箇所できてしまうことに
なる。

ところが、本発明においては、上述のように、減衰箇
所が２箇所で済んでいるので、合成光のスペクトルの減
衰量が少ないものとなっている。

ｋ）また、ダイクロイック面は、第６図に示されるよう
に、光軸のシフトに対するバンドのシフト特性があり、
Ｒ光とＢ光を反射する構成であれば、上記ｊ）の場合と
同様に、本発明の場合には合成光としてはシフト特性を
受ける遷移領域は２箇所であり、後者の場合には３箇所
となる。

従って、本発明は合成光のスペクトルのシフト量も少
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー画像生成ユニットが適用される
投写型表示装置の原理図である。第２図（ａ）は投写型表示装置の光源の構成図であり、
第２図（ｂ）はそのリフレクタの分光特性図である。第３図は本発明のカラー画像生成ユニットを投写型カラ
ー表示装置に適用される際に用いられる、３原色を生成
するためのキューブプリズムの構成図であり、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は組立て方法を示した説明図である。第４図は上記キューブプリズムの色分離の概念図であ
る。第５図は（ａ）（ｂ）は上記キューブプリズムのランダ
ム光入射における分光特性図である。第６図は（ａ）（ｂ）は上記キューブプリズムの色分離
のＳ偏光入射における分光特性図である。第７図は本発明の一実施例のカラー画像生成ユニットを
適用した投写型カラー表示装置の全体構成を示した図で
ある。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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有賀修二長野県諏訪市大和３丁目３番５号諏訪精工舎内 (72)発明者小野武志長野県諏訪市大和３丁目３番５号諏訪精工舎内 (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号諏訪精工舎内 (56)参考文献特開昭60−2916（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−26928（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−59916（ＪＰ，Ａ) 特開平５−14249（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３つの色光をそれぞれ変調する３枚の透過
型のライトバルブと、該ライトバルブの出射側にそれぞ
れ設けられた特定の偏光軸の光を透過させる透過軸を有
する偏光手段と、前記変調された３つの色光を入射して
それらを合成するプリズムとを有し、前記プリズムは異なった波長選択特性を有し、且つ互い
に直交する２種類のダイクロイック面を有し、前記プリズムの２種類のダイクロイック面でそれぞれ反
射される２種類の色光を赤色光と青色光とし、前記プリ
ズムの２種類のダイクロイック面をそれぞれ透過する色
光を緑色光としてなり、少なくとも前記赤色光及び前記
青色光をそれぞれ変調するライトバルブの出射側に設け
られた前記偏光手段の透過軸は、前記プリズムに入射す
る３つの色光の光軸により規定される平面に対してほぼ
垂直となるように配置されてなることを特徴とするカラ
ー画像生成ユニット。