JPH08248415A - 投射型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非点収差が小さいとともに光軸に垂直な反射
面がなく、良好な画質の投射画像を得ることができ、し
かも、小型で安価な投射型カラー表示装置を提供する。 【構成】 支持枠と、該支持枠に張設された透明高分子
膜からなる基体と、該基体上に形成された所望のダイク
ロイック特性を得るための光学薄膜と、を有するダイク
ロイックミラー２７，２８を、複数色の変調光を合成す
る色合成手段として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投射型表示装置に関
し、特に、複数色の変調光を合成する色合成手段を備え
た投射型カラー表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数色の変調光を合成する色
合成手段を備えた投射型カラー表示装置が種々提供され
ており、その一例として、図８に示す投射型カラー表示
装置が提供されている。図８は、従来の投射型カラー表
示装置の一例を示す概略構成図である。

【０００３】この投射型カラー表示装置は、図８に示す
ように、空間光変調素子としての高分子分散型の光書き
込み型液晶ライトバルブ１，２，３（ライトバルブ１は
青色光Ｂ用、ライトバルブ２は緑色光Ｇ用、ライトバル
ブ３は赤色光Ｒ用である。）と、それぞれライトバルブ
１，２，３の書き込み側に配置された書き込み信号源と
なるＣＲＴ４，５，６（ＣＲＴ４は青色光Ｂ用、ＣＲＴ
５は緑色光Ｇ用、ＣＲＴ６は赤色光Ｒ用である。）と、
青色光Ｂのみを反射し他の光Ｇ，Ｒを透過させるダイク
ロイックミラー７と、緑色光Ｇを反射し赤色光Ｒを透過
させるダイクロイックミラー８と、コンデンサレンズ９
と、白色光を発する読み出し光源１０と、読み出し光源
１０から発した白色光を前方へ反射する楕円鏡１１と、
微小ミラー１２と、絞り１３と、投射レンズ１４と、を
備えている。なお、図８中、１５はスクリーンである。

【０００４】読み出し光源１０から発した読み出し光
は、微小ミラー１２で反射され、コンデンサーレンズ９
によって、平行光となる。この平行光のうちの青色光Ｂ
が、ダイクロイックミラー７で反射されてライトバルブ
１の読み出し面に入射する。前記平行光のうちの緑色光
Ｇ及び赤色光Ｒはダイクロイックミラー７を透過し、緑
色光Ｇはダイクロイックミラー８で反射されてライトバ
ルブ２の読み出し面に入射し、赤色光Ｒはダイクロイッ
クミラー８を透過してライトバルブ３の読み出し面に入
射する。ライトバルブ１，２，３の各読み出し面に入射
した光Ｂ，Ｇ，Ｒは、ＣＲＴ４，５，６により書き込ま
れた光学像に応じて空間光変調を受け、それぞれＢ，
Ｇ，Ｒの投射画像が形成されて、ライトバルブ１，２，
３からの反射光となる。ライトバルブ２からの反射光Ｇ
がダイクロイックミラー８で反射され、ライトバルブ３
からの反射光Ｒがダイクロイックミラー８を透過し、両
者は合成される。さらに、合成された反射光Ｇ，Ｒに対
して、ダイクロイックミラー７により、同様にして反射
光Ｂが合成され、フルカラーの画像となり、この画像が
コンデンサレンズ９、絞り１３及び投射レンズ１４を通
してスクリーン１５上に投射される。

【０００５】以上の説明からわかるように、図８に示す
従来の投射型カラー表示装置では、ダイクロイックミラ
ー７，８が３色の変調光を合成する色合成手段を構成し
ている。また、ダイクロイックミラー７，８は、光源１
０からの光を各色光に分離する色分離手段としても兼用
されている。

【０００６】そして、図８に示す従来の投射型カラー表
示装置では、色合成手段として用いられているダイクロ
イックミラー７，８は、ガラス基板を用いて構成されて
いる。すなわち、ダイクロイックミラー７，８は、ガラ
ス基板を基体とし、該ガラス基板上に所望のダイクロイ
ック特性を得るための光学薄膜（多層膜）を設けて構成
され、特定波長以下の光を反射させ、それ以外の波長の
光を透過させる。

【０００７】しかし、このダイクロイックミラー７，８
では、ガラス基板が光路中に斜めに入るため、サジタル
方向とメリジオナル方向とで光路長差が生じる。したが
って、ダイクロイックミラー７，８から出射した光を投
射レンズ１４でスクリーン１５上に投射すると、サジタ
ル方向とメリジオナル方向とでピント位置が異なるいわ
ゆる非点収差が生じ、投射画像の品質を低下させるとい
う欠点がある。さらに、ダイクロイックミラー７で反射
される変調光（Ｂ）による画像と、ダイクロイックミラ
ー８で反射しダイクロイックミラー７を透過する変調光
（Ｇ）による画像と、ダイクロイックミラー８，７を透
過する変調光（Ｒ）による画像とで、それぞれ非点収差
量が異なるため、それらの非点収差を補正するための光
学系を光路中に入れようとすると、大がかりな物とな
る。

【０００８】そして、ダイクロイックミラー７，８のガ
ラス基板厚を薄くすることにより非点収差量の低減を図
ることが考えられるが、多層膜を成膜させるときに膜の
応力により基板に歪が生じるため、基板の厚さを薄くす
ることにも限界がある。

【０００９】そこで、従来から、図９に示す投射型カラ
ー表示装置が提供されている。図９は、従来の投射型カ
ラー表示装置の他の例を示す概略構成図である。図９に
おいて、図８と同一構成要素には同一符号を付してい
る。

【００１０】図９に示す投射型カラー表示装置では、前
述したような非点収差をなくすため、図８中のダイクロ
イックミラー７，８の代わりに、ダイクロイックプリズ
ム１６が用いられている。しかし、この場合には、ダイ
クロイックプリズム１６を構成するガラスブロックが大
きくなり、コストの点で問題となる。

【００１１】また、従来から、図１０に示す投射型カラ
ー表示装置が提供されている。図１０は、従来の投射型
カラー表示装置の更に他の例を示す概略構成図である。
図１０において、図８及び図９と同一構成要素には同一
符号を付している。

【００１２】図１０に示す投射型カラー表示装置では、
前述したような非点収差をなくすとともに小型化を図る
ため、図９中のダイクロイックミラー７，８の代わり
に、ダイクロイックプリズムを十字状に組み合わせたク
ロスダイクロイックプリズム１７が用いられている。し
かし、この場合には、個々のプリズムブロックの組立角
度誤差が画面中心部で画像の劣化となり、画質を保つた
めにはその組立精度を上げる必要があり、コストアップ
の要因となる。

【００１３】さらに、図９及び図１０に示す投射型カラ
ー表示装置のように、プリズム１６，１７を用いた場合
には、プリズム１６，１７のガラス面と空気層との間の
反射が問題となる。すなわち、空間光変調素子１，２，
３からの変調光は、投射レンズ１４によって、スクリー
ン１５上に画像を形成するが、プリズム面からの不要な
反射光もスクリーン１５上に投射されてゴーストとな
り、投射画像のコントラストを低下させる。空間光変調
素子１，２，３を用いた投射型カラー表示装置では、投
射画面の周辺まで明るい画像を得るために、投射レンズ
１４では、空間光変調素子１，２，３側は、主光線が光
軸に対し平行であるいわゆるテレセントリックな光学系
が用いられる。このために、プリズム面、及び、空間光
変調素子１，２，３の反射面が、光軸に対して垂直であ
るので、プリズム１６，１７と空間光変調素子１，２，
３との間の間隔を変えても、ゴーストの影響は避けられ
ない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたもので、非点収差が小さいとともに光軸
に垂直な反射面がなく、良好な画質の投射画像を得るこ
とができ、しかも、小型で安価な投射型カラー表示装置
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明による投射型カラー表示装置は、複数色の変
調光を合成する色合成手段を備えた投射型カラー表示装
置において、支持枠と、該支持枠に張設された透明高分
子膜からなる基体と、該基体上に形成された所望のダイ
クロイック特性を得るための光学薄膜と、を有するダイ
クロイックミラーを、前記色合成手段として用いたもの
である。

【００１６】

【作用】本発明では、支持枠に張設された透明高分子膜
を基体として、その上にダイクロイック特性をもたせた
光学薄膜を形成したダイクロミラー（ペリクルダイクロ
イックミラー）が、色合成手段として用いられている。
したがって、ガラス基板からなる基体に比べて、支持枠
に張設された透明高分子膜からなる基体は十分に薄くす
ることができるので、前述したような基体の厚みによっ
て生じる非点収差を十分に小さくすることができ、特別
な補正光学系を採用することなく、良好な画質の投射画
像を得ることができる。また、本発明によれば、色合成
手段として、ダイクロイックミラーが採用され、ダイク
ロイックプリズムやクロスダイクロイックプリズムが採
用されていない。このため、小型化を図ることができる
とともに安価となり、また、光軸に垂直な反射面を持た
ないので、ゴーストの無い良好な画質の画像の得ること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図面を参
照して説明する。

【００１８】まず、本発明の第１の実施例による投射型
カラー表示装置について、図１乃至図６を参照して説明
する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施例による投射
型カラー表示装置を示す概略構成図である。

【００２０】この投射型カラー表示装置は、図１に示す
ように、空間光変調素子としての高分子分散型の光書き
込み型液晶ライトバルブ２１，２２，２３（ライトバル
ブ２１は青色光Ｂ用、ライトバルブ２２は緑色光Ｇ用、
ライトバルブ２３は赤色光Ｒ用である。）と、それぞれ
ライトバルブ２１，２２，２３の書き込み側に配置され
た書き込み信号源となるＣＲＴ２４，２５，２６（ＣＲ
Ｔ２４は青色光Ｂ用、ＣＲＴ２５は緑色光Ｇ用、ＣＲＴ
２６は赤色光Ｒ用である。）と、青色光Ｂのみを反射し
他の光Ｇ，Ｒを透過させるダイクロイックミラー２７
と、緑色光Ｇを反射し赤色光Ｒを透過させるダイクロイ
ックミラー２８と、コンデンサレンズ２９と、白色光を
発する読み出し光源３０と、読み出し光源３０から発し
た白色光を前方へ反射する楕円鏡３１と、微小ミラー３
２と、絞り３３と、投射レンズ３４と、を備えている。
なお、図１中、３５はスクリーンである。

【００２１】読み出し光源３０から発した読み出し光
は、微小ミラー３２で反射され、コンデンサーレンズ２
９によって、平行光となる。この平行光のうちの青色光
Ｂが、ダイクロイックミラー２７で反射されてライトバ
ルブ２１の読み出し面に入射する。前記平行光のうちの
緑色光Ｇ及び赤色光Ｒはダイクロイックミラー２７を透
過し、緑色光Ｇはダイクロイックミラー２８で反射され
てライトバルブ２２の読み出し面に入射し、赤色光Ｒは
ダイクロイックミラー２８を透過してライトバルブ３の
読み出し面に入射する。ライトバルブ２１，２２，２３
の各読み出し面に入射した光Ｂ，Ｇ，Ｒは、ＣＲＴ２
４，２５，２６により書き込まれた光学像に応じて空間
光変調を受け、それぞれＢ，Ｇ，Ｒの投射画像が形成さ
れて、ライトバルブ２１，２２，２３からの反射光とな
る。ライトバルブ２２からの反射光Ｇがダイクロイック
ミラー２８で反射され、ライトバルブ２３からの反射光
Ｒがダイクロイックミラー２８を透過し、両者は合成さ
れる。さらに、合成された反射光Ｇ，Ｒに対して、ダイ
クロイックミラー２７により、同様にして反射光Ｂが合
成され、フルカラーの画像となり、この画像がコンデン
サレンズ２３、絞り３３及び投射レンズ３４を通してス
クリーン３５上に投射される。

【００２２】以上の説明からわかるように、図１に示す
投射型カラー表示装置では、ダイクロイックミラー２
７，２８が３色の変調光を合成する色合成手段を構成し
ている。また、ダイクロイックミラー２７，２８は、光
源３０からの光を各色光に分離する色分離手段としても
兼用されている。

【００２３】前記ダイクロイックミラー２７，２８の一
例を図２に示す。図２（ａ）はダイクロイックミラー２
７，２８の平面図、図２（ｂ）はダイクロイックミラー
２７，２８の断面図である。

【００２４】本実施例では、ダイクロイックミラー２
７，２８は、図２に示すように、支持枠４１と、支持枠
４１に張設された透明高分子膜４２からなる基体と、該
基体４２上に形成された所望のダイクロイック特性を得
るための光学薄膜（図２には図示せず）とを備えてい
る。すなわち、ダイクロイックミラー２７，２８とし
て、ペリクルダイクロイックミラーが用いられている。

【００２５】支持枠４１としては、例えば、剛性を有す
る金枠を用いることができる。もっとも、支持枠４１の
材質は金属に限定されるものではない。また、本実施例
では、支持枠４１の形状は円形とされているが、本発明
ではその形状は円形に限定されるものではない。

【００２６】透明高分子膜４２としては、例えば、ＰＥ
Ｔ（ポリエチレンテレフタレート）、セルロース、アク
リル（ＰＭＭＡ、ポリメテクリル酸メチル）、ＰＣ（ポ
リカーボネート）などの材料を用いることができる。透
明高分子膜４２は、例えば、接着剤で支持枠４１に貼着
されている。このとき、適当な張力を持って透明高分子
膜４２を張ることにより、透明高分子膜４２の面精度は
確保される。高分子薄膜４２の厚さは、例えば数ミクロ
ンから数十ミクロンと非常に薄くすることができる。

【００２７】前記光学薄膜は、透明高分子膜４２の屈折
率に合わせて、ＴｉＯ₂やＳｉＯ₂などの誘電体物質の層
を所定の厚さに多層に透明高分子膜４２上に形成するこ
とにより構成され、ダイクロイックミラー２７の場合に
は、青色光Ｂを反射し、他の色光Ｒ，Ｇを透過させるダ
イクロイック特性を持つように構成され、ダイクロイッ
クミラー２８の場合には、緑色光Ｇを反射し、赤色光Ｒ
を透過させるダイクロイック特性を持つように構成され
る。

【００２８】ダイクロイックミラー２７，２８の薄膜構
成の一例を、図３及び図４にそれぞれ模式的に示す。

【００２９】ダイクロイックミラー２７では、図３に示
すように、透明高分子膜４２がＰＥＴ（屈折率は１．６
５）からなり、この上に２２層の誘電体層からなる光学
薄膜が形成されている。透明高分子膜４２の側から数え
て奇数層はＴｉＯ₂（屈折率は２．３）からなり、偶数
層はＳｉＯ₂（屈折率は１．４５）からなる。第１層，
第２層，第４層，第６層，第８層，第１０層，第１２
層，第１４層，第１６層，第１８層，第２０層の層厚
は、３９ｎｍである。第３層，第５層，第７層，第９
層，第１１層，第１３層，第１５層，第１７層，第１９
層の層厚は、７８ｎｍである。第２１層の層厚は５４ｎ
ｍであり、第２２層の層厚は１４８ｎｍである。

【００３０】ダイクロイックミラー２８では、図４に示
すように、透明高分子膜４２がＰＥＴ（屈折率は１．６
５）からなり、この上に２６層の誘電体層からなる光学
薄膜が形成されている。透明高分子膜４２の側から数え
て奇数層はＴｉＯ₂（屈折率は２．３）からなり、偶数
層はＳｉＯ₂（屈折率は１．４５）からなる。第１層，
第２層，第４層，第６層，第８層，第１０層，第１２
層，第１４層，第１６層，第１８層，第２０層，第２２
層，第２４層の層厚は、４６ｎｍである。第３層，第５
層，第７層，第９層，第１１層，第１３層，第１５層，
第１７層，第１９層，第２１層，第２３層の層厚は、９
２ｎｍである。第２５層の層厚は６３ｎｍであり、第２
６層の層厚は１７４ｎｍである。

【００３１】ダイクロイックミラー２７が図３に示す薄
膜構成を有する場合における、ダイクロイックミラー２
７のダイクロイック特性を、図５に示す。ダイクロイッ
クミラー２８が図４に示す薄膜構成を有する場合におけ
る、ダイクロイックミラー２８のダイクロイック特性
を、図６に示す。なお、図５及び図６の縦軸は４５゜入
射の透過率を示し、図５及び図６の横軸は入射光の波長
を示す。

【００３２】なお、ダイクロイックミラー２７，２８の
薄膜構成についても、以上説明した例に限定されるもの
ではない。

【００３３】以上説明した本実施例による投射型カラー
表示装置では、前述したように、支持枠４１に張設され
た透明高分子膜４２を基体として、その上にダイクロイ
ック特性をもたせた光学薄膜を形成したダイクロミラー
（ペリクルダイクロイックミラー）が、色合成手段とし
て用いられている。したがって、ガラス基板からなる基
体に比べて、支持枠４１に張設された透明高分子膜４２
からなる基体は非常に薄いので、基体の厚みによって生
じる非点収差は光学的に無視できる程度の大きさであ
り、特別な補正光学系を採用することなく、良好な画質
の投射画像を得ることができる。また、本実施例による
投射型カラー表示装置では、色合成手段として、ダイク
ロイックミラー２７，２８が採用され、ダイクロイック
プリズムやクロスダイクロイックプリズムが採用されて
いない。このため、小型化を図ることができるとともに
安価となり、また、光軸に垂直な反射面を持たないの
で、ゴーストの無い良好な画質の画像の得ることができ
る。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例による投射型
カラー表示装置について、図７を参照して説明する。

【００３５】図７は、本発明の第２の実施例による投射
型カラー表示装置を示す概略構成図である。

【００３６】この投射型カラー表示装置は、図７に示す
ように、空間光変調素子としての位相差変調型の電気書
き込み型の透過型液晶ライトバルブ５１，５２，５３
（ライトバルブ５１は赤色光Ｒ用、ライトバルブ５２は
緑色光Ｇ用、ライトバルブ５３は青色光Ｂ用である。）
と、赤色光Ｒのみを反射し他の光Ｇ，Ｂを透過させるダ
イクロイックミラー５４と、緑色光Ｇを反射し青色光Ｂ
を透過させるダイクロイックミラー５５と、反射ミラー
５６，５７と、緑色光Ｇを反射し赤色光Ｒを透過させる
ダイクロイックミラー５８と、青色光Ｂのみを透過させ
他の光Ｒ，Ｇを反射するダイクロイックミラー５９と、
白色光を発する読み出し光源６０と、投射レンズ６１
と、を備えている。なお、図７中、６２はスクリーンで
ある。

【００３７】本実施例では、ダイクロイックミラー５
４，５５が色分離手段を構成し、ダイクロイックミラー
５８，５９が色合成手段を構成している。

【００３８】読み出し光源６０から発した読み出し光の
うち、ダイクロイックミラー５４によって反射された赤
色光Ｒは反射ミラー５６によって進路変えられつつ直進
し、ダイクロイックミラー５５によって反射された緑色
光Ｇはそのまま直進し、ダイクロイックミラー５５を透
過した青色光Ｂもやはりそのまま直進して、それぞれの
色光に対応するライトバルブ５１，５２，５３によって
光変調され、色合成手段であるダイクロイックミラー５
８，５９によって合成された後、投射レンズ６１によっ
てスクリーン６２上に投射される。

【００３９】そして、本実施例では、色分離手段を構成
しているダイクロイックミラー５８，５９は、前記第１
の実施例におけるダイクロイックミラー２７，２８と同
様に、支持枠と、該支持枠に張設された透明高分子膜か
らなる基体と、該基体上に形成された所望のダイクロイ
ック特性を得るための光学薄膜とを備えている（図示せ
ず）。すなわち、ダイクロイックミラー５８，５９とし
て、ペリクルダイクロイックミラーが用いられている。

【００４０】なお、本実施例では、色分離手段であるダ
イクロイックミラー５４，５５としては、ペリクルダイ
クロイックミラーは採用されておらず、ガラス基板を用
いて構成された通常のダイクロイックミラーが採用され
ている。もっとも、ダイクロイックミラー５４，５５と
しても、ペリクルダイクロイックミラーを採用してもよ
い。ただし、色分離手段の入射光は未だ光変調されてい
ないので、その非点収差が問題とならないので、ダイク
ロイックミラー５４，５５として、ペリクルダイクロイ
ックミラーを必ずしも採用する必要はない。

【００４１】本実施例においても、色合成手段がペリク
ルダイクロイックミラーを用いて構成されているので、
前記第１の実施例と同様に、非点収差が小さいとともに
光軸に垂直な反射面がなく、良好な画質の投射画像を得
ることができ、しかも、小型で安価となる。

【００４２】以上本発明の各実施例について説明した
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
く、複数色の変調光を合成する色合成手段を備えた種々
の投射型カラー表示装置に適用することができる。

【００４３】例えば、前記各実施例では、空間光変調素
子として、高分子分散型の光書き込み型液晶ライトバル
ブや位相差変調型の電気書き込み型の透過型液晶ライト
バルブ（透過型液晶パネル）を用いた投射型カラー表示
装置について説明したが、本発明は、位相差変調型の光
書き込み型液晶ライトバルブやその他の空間光変調素子
を用いた投射型カラー表示装置にも適用することがで
き、その場合においても、ペリクルダイクロイックミラ
ーを用いることにより同様の効果が得られることは、明
白である。

【００４４】

【発明の効果】非点収差が小さいとともに光軸に垂直な
反射面がなく、良好な画質の投射画像を得ることがで
き、しかも、小型で安価な投射型カラー表示装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置において用いられるダイクロイックミラーを示す図
であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置において用いられるダイクロイックミラーの薄膜構
成の一例を模式的に示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置において用いられる他のダイクロイックミラーの薄
膜構成の一例を模式的に示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置において用いられるダイクロイックミラーのダイク
ロイック特性の一例を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施例による投射型カラー表示
装置において用いられる他のダイクロイックミラーのダ
イクロイック特性の一例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例による投射型カラー表示
装置を示す概略構成図である。

【図８】従来の投射型カラー表示装置の一例を示す概略
構成図である。

【図９】従来の投射型カラー表示装置の他の例を示す概
略構成図である。

【図１０】従来の投射型カラー表示装置の更に他の例を
示す概略構成図である。

【符合の説明】

２７，２８，５８，５９ ダイクロイックミラー ４１ 支持枠 ４２ 透明高分子膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色の変調光を合成する色合成手段を
   備えた投射型カラー表示装置において、支持枠と、該支
   持枠に張設された透明高分子膜からなる基体と、該基体
   上に形成された所望のダイクロイック特性を得るための
   光学薄膜と、を有するダイクロイックミラーを、前記色
   合成手段として用いたことを特徴とする投射型カラー表
   示装置。