JPH09230258A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写レンズのバックフォーカスを小さくする
ことが出来、小型化に適した投写型映像表示装置を提供
する。 【解決手段】 映像を構成する画素に応じて複数の微小
鏡面素子３１が配置されているＤＭＤ３に光源１からの
光を照射すると共に、前記ＤＭＤ３を映像データに応じ
て変調し、前記微小鏡面素子３１により反射される有効
光１１ａを投写レンズ４より投写して映像を表示する投
写型映像表示装置において、前記ＤＭＤ３の前方に、光
源からの光をＳ波光とＰ波光とに分離する第１、第２の
偏光ビームスプリッタ１０Ａ、１０Ｂよりなる光学素子
１０を配置し、その分離されたＳ波光を前記ＤＭＤ３に
照射し、該ＤＭＤ３の微小鏡面素子３１により反射され
た有効光を前記光学素子３を通して投写レンズ４に入射
させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＤＭＤ（鏡面反射型
光変調器）を用いた投写型映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、微小鏡面素子を画素に応じて平面
状に配置し、各々の微小鏡面素子の反射を利用して映像
を表示するＤＭＤを用いた投写型映像表示装置が、特開
平７−３６０１２号公報等により提案されている。

【０００３】このＤＭＤを用いた投写型映像表示装置
は、図３に示すように、光源１と、円盤型カラーフィル
タ２と、ＤＭＤ３と、投写レンズ４とにより構成されて
いる。前記ＤＭＤ３はカラー映像を表示するために、
赤、緑、青の３原色の画像を時分割で表示する。また、
前記円盤型カラーフィルタ２は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色のフィルタにより構成されており、点２
ａを中心に高速で回転する。

【０００４】光源１から出射された白色光は前記円盤型
カラーフィルタ２により赤、緑、青の３原色の光が時分
割状態で順に繰り返される光に変換される。そして、こ
の円盤型カラーフィルタ２により変換された赤、緑、青
の３原色光はＤＭＤ３により画像情報に応じて反射され
る。この時、ＤＭＤ３は赤色光を反射する時は赤色の映
像信号に従い、緑色光を反射する時は緑色の映像信号に
従い、青色光を反射する時は青色の映像信号に従って動
作する。前記ＤＭＤ３で反射された光は投写レンズ４に
より拡大されて、スクリーン５上に映像が表示される。

【０００５】尚、前記ＤＭＤ３は、映像データの画素の
配列に応じて微小鏡面素子３１が複数配列されて構成さ
れている。前記微小鏡面素子３１は画素として有効な場
合は、図４（ａ）に示すように中立状態に対して＋１０
度傾き、逆に画素として無効な場合は図４（ｂ）に示す
ように中立状態に対して−１０度傾くように形成されて
いる。これにより、入射光に対して鏡面で反射される反
射光が画像を形成するために必要な有効反射光と無効な
無効反射光とで２０°の光路差を有するように切り換え
られる。

【０００６】ところで、上述のようなＤＭＤを用いた投
写型映像表示装置では、ＤＭＤ３の画像表示面の法線方
向と投写レンズ４の法線方向（光軸方向）とを平行にす
る必要がある。また、投写レンズのイメージサークルを
小さくして小型化するためには、ＤＭＤ３の画像表示面
中央の法線と投写レンズ４の光軸とを一致させる必要が
ある。

【０００７】図５は上記した点を考慮した投写型映像表
示装置の構成を示す図であり、図６と同一部分には同一
符号を付し、その説明は割愛する。図中、７、８はコン
デンサレンズ、９は反射ミラーである。また、ＤＭＤ３
のの画像表示部中央の法線と投写レンズ４の光軸とは一
点鎖線６で示すように一致している。

【０００８】光源１から出射された光は、コンデンサレ
ンズ７、８により光束が所定の大きさにより絞られた平
行光となり、円盤型カラーフィルタ２により前述したよ
うな時分割のカラー光に変換された後、反射ミラー９で
反射され、ＤＭＤ３に対して２０°の角度で入射する。
ＤＭＤ３の微小鏡面素子３１は前記入射光のうち画像を
構成するために必要な有効光を前記投写レンズ４に向け
て反射し、該投写レンズ４に入射させる。

【０００９】このような投写型映像表示装置では、前述
したようにＤＭＤ３の画像表示部中央の法線と投写レン
ズ４との光軸とが一致しているために、イメージサーク
ルが小さくなり、投写レンズの径を小さくすることが出
来る。

【００１０】しかしながら、投写レンズ４に画像を構成
するための有効光を入射させるためには、光源１からの
光を比較的鋭角（この場合は２０°）でＤＭＤ３に入射
させる必要があり、光源系の光軸と投写レンズ系の光軸
とがほとんど同一方向となる。このため、投写レンズ４
は光源１からの光の影響を受けない距離までＤＭＤ３か
ら離して配置する必要があり、投写レンズ４のバックフ
ォーカスが長くなり、装置の小型化に適していないとい
う問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、投写レンズのバックフ
ォーカスを小さくすることにより、装置の小型化に適し
た投写型映像表示装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の投写型映像表示
装置は、映像を構成する画素に応じて複数の微小鏡面素
子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源からの光
を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像データ
に応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射される有
効光を投写レンズより投写して映像を表示する投写型映
像表示装置において、前記鏡面反射型変調器の前方に、
光源からの光を第１偏光光と該第１偏光光に対して偏光
軸の方向が９０°異なる第２偏光光とに分離する偏光ビ
ームスプリッタよりなる光学素子を配置し、該光学素子
により分離された第１偏光光を前記鏡面反射型変調器に
照射し、該鏡面反射型変調器の微小鏡面素子により反射
された有効光を前記光学素子を通して投写レンズに入射
させることを特徴とする。

【００１３】このような構成の投写型映像表示装置で
は、光源からの光を投写レンズの光軸に略直交する方向
より前記光学素子に向けて照射させることが可能とな
り、光源系の光軸と投写レンズ系の光軸との為す角度を
大きくすることが出来るため、投写レンズを鏡面反射型
変調器に近づけて配置しても、投写映像に光源からの光
の影響が出ることは防止される。

【００１４】更に、本発明の投写型映像表示装置では、
前記鏡面反射型変調器と前記光学素子との間に、１／４
波長板を配置することにより、前記鏡面反射型変調器で
反射され前記光学素子に向かう光の偏光方向を、前記光
学素子から前記鏡面反射型変調器に向けて出射する光に
対して９０°異ならせることが出来るため、前記鏡面反
射型変調器で反射された有効光を前記光学素子を介して
投写レンズに入射させることが可能となる。

【００１５】また、本発明の投写型映像表示装置では、
前記光学素子により分離された光源からの光のうち前記
鏡面反射型変調器とは別方向に向かう光を反射する反射
板を配置し、該反射板と前記光学素子との間に１／４波
長板を配置することにより、前記光学素子により分離さ
れ、前記鏡面反射型変調器に向かわない光を偏光方向を
９０°変えた状態で再度前記光学素子に入射させて再利
用することが可能となり、光源光を有効に利用すること
が出来る。

【００１６】例えば、前記光学素子を第１の偏光ビーム
スプリッタと第２の偏光ビームスプリッタとで構成し、
前記光源からの光を前記第１の偏光ビームスプリッタに
より前記光源から光を第１偏光光と第２偏光光とに分離
し、そのうち第１偏光光を前記鏡面反射型変調器側に向
かわせ、第２偏光光を前記反射板側に向かわせ、該反射
板からの反射光を前記第２の偏光ビームスプリッタによ
り前記鏡面反射型変調器に向かわせる構成とすることに
より、上述のように光源光を有効利用することが可能と
なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明のＤ
ＭＤを用いた投写型映像表示装置の構成を模式的に示す
図であり、図５と同一部分には同一符号を付し、その説
明は割愛する。

【００１８】本実施例の投写型映像表示装置では、ＤＭ
Ｄ３と投写レンズ４とは互いに向かい合い、ＤＭＤ３の
画像表示面中央の法線と投写レンズ４の光軸とが一致す
るように配置されている。

【００１９】前記ＤＭＤ３と前記投写レンズ４との間の
光路上には、第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａと第２
の偏光ビームスプリッタ１０Ｂとからなる光学素子１０
が、前記ＤＭＤ３に対して１０°傾いて配置されてい
る。

【００２０】前記投写レンズ４の光軸と直交する方向か
ら投写レンズ４側に１０°傾いた方向から前記光学素子
１０に向けて光を照射するように光源１が配置されてい
る。前記光学素子１０を挟んで光源１と反対側には反射
ミラー１１が配置されている。また、前記ＤＭＤ４と前
記光学素子１０との間には１／４波長板１２がＤＭＤ３
の画像表示面と平行に配置されており、また前記光学素
子１０と前記反射ミラー１１との間には１／４波長板１
３が配置されている。

【００２１】前記光学素子１０における第１の偏光ビー
ムスプリッタ１０Ａと第２の偏光ビームスプリッタ１０
Ｂとの位置関係は、前記光源１と反射ミラー１１とを結
ぶ直線光路上に並んでおり、第１の偏光ビームスプリッ
タ１０Ａが光源１側に、第２の偏光ビームスプリッタ１
０Ｂが反射ミラー１１側に夫々位置している。

【００２２】前記第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａ
は、光源１からの光のうちＳ波光（第１の偏光光）をＤ
ＭＤ３側に反射し、Ｐ波光（第２の偏光光）を第２の偏
光ビームスプリッタ１０Ｂ側に透過し、またＤＭＤ３側
から入射するＰ波光を投写レンズ４側に透過するように
構成されている。

【００２３】また、前記第２の偏光ビームスプリッタ１
０Ｂは、前記第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａを透過
したＰ波光を反射ミラー１１側に透過し、前記反射ミラ
ー１１側から入射するＳ波光をＤＭＤ３側に反射し、ま
た前記ＤＭＤ３側から入射するＰ波光を投写レンズ４側
に透過するように構成されている。

【００２４】この投写型映像表示装置では、光源１から
出射された光１１は、コンデンサレンズ７、８により光
束が光学素子１０に合致する大きさに絞られた平行光と
なり、円盤型カラーフィルタ２により前述したような時
分割のカラー光に変換された後、光学素子１０の第１の
偏光ビームスプリッタ１０Ａに入射する。

【００２５】この第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａに
入射した光源から光は、図２に示すように、該第１の偏
光ビームスプリッタ１０ＡによりＰ波光とＳ波光とに分
離され、Ｐ波光は第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂ側
に透過し、Ｓ波光はＤＭＤ３側に反射する。

【００２６】前記第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａで
反射されたＳ波光は、１／４波長板１２を通ってＤＭＤ
３の画像表示面のうち一方の半分の面に照射される。こ
の時、前記ＤＭＤ３に照射される光の光軸は、該ＤＭＤ
３の画像表示面の法線に対して１０°傾斜している。

【００２７】前記ＤＭＤ３の微小鏡面素子３１により反
射された光のうち画像を構成するための有効光は前記１
／４波長板を通って第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａ
に入射する。この第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａに
入射する光は、Ｓ波光がＤＭＤ３への入、出射時に２
回、１／４波長板１２を通った光であるため、９０°偏
光方向が回転され、Ｐ波光となっている。

【００２８】前記第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａに
入射したＰ波光よりなる有効光は、該第１のビームスプ
リッタ１０Ａを通過して、投写レンズ４に入射する。一
方、前記第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａに入射した
光源光のうち、該第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａを
通過し、第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂ側に入射し
たＰ波光は、１／４波長板１３を通って反射ミラー１１
で反射される。この反射ミラー１１で反射された光は、
１／４波長板１３を通って第２の偏光ビームスプリッタ
１０Ｂに入射する。この第１の偏光ビームスプリッタ１
０Ａに入射する光は、Ｐ波光が反射ミラー１１への入、
出射時に２回、１／４波長板１２を通った光であるた
め、９０°偏光方向が回転され、Ｓ波光となっている。

【００２９】この第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂに
入射するＳ波光は、該第２の偏光ビームスプリッタ１０
ＢでＤＭＤ３側に反射される。前記第２の偏光ビームス
プリッタ１０Ｂで反射されたＳ波光は、１／４波長板１
２を通ってＤＭＤ３の画像表示面のうち他方の半分の面
に照射される。この時、前記ＤＭＤ３に照射される光の
光軸は、該ＤＭＤ３の画像表示面の法線に対して１０°
傾斜している。

【００３０】前記ＤＭＤ３の微小鏡面素子３１により反
射された光のうち画像を構成するための有効光は前記１
／４波長板を通って第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂ
に入射する。この第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂに
入射する光は、Ｓ波光がＤＭＤ３への入、出射時に２
回、１／４波長板１２を通った光であるため、９０°偏
光方向が回転され、Ｐ波光となっている。

【００３１】前記第２の偏光ビームスプリッタ１０Ｂに
入射したＰ波光よりなる有効光は、該第１のビームスプ
リッタ１０Ｂを通過して、投写レンズ４に入射する。こ
のようにＤＭＤ３の画像表示面のうち一方の半分の画像
表示面の微小鏡面素子により反射された有効光は、第１
の偏光ビームスプリッタ１０Ａを通って投写レンズ４に
入射し、他方の半分の画像表示面の微小鏡面素子により
反射された有効光は、第２の偏光ビームスプリッタ１０
Ｂを通って投写レンズ４に入射し、これらの光が合成さ
れて投写レンズ４によりスクリーン（図示せず）に映像
が投影される。

【００３２】上述のような本実施例の投写型映像表示装
置では、第１、第２の偏光ビームスプリッタ１０Ａ、１
０Ｂとからなる光学素子１０、反射ミラー１１により、
ＤＭＤ３の画像表示面の法線方向に対して略直交する角
度より出射された光源１からの光のうちＳ波光をＤＭＤ
３に照射し、該ＤＭＤ３によりの微小鏡面素子３１によ
り反射された有効光を１／４波長板１２によりＰ波光に
変換して、前記光学素子１０を通して前記ＤＭＤ３の正
面に位置する投写レンズ４に入射させる構成であるの
で、光源系の光軸と投写レンズ系の光軸とが略直交する
方向となるので、投写レンズ４をＤＭＤ３に近づけて配
置しても光源１からの光の影響を受けることは無く、投
写レンズ４のバックフォーカスを小さくすることが出来
る。

【００３３】また、第１の偏光ビームスプリッタ１０Ａ
で分離されたＰ波光も反射ミラー１１、１／４波長板１
３によりＳ波光に変換された後、第２の偏光ビームスプ
リッタ１０Ｂで反射されて、ＤＭＤ３に向かうため、最
終的には、光源１からの光はＳ波光、Ｐ波光の両方がＤ
ＭＤ３に入射されることになり、偏光ビームスプリッタ
による投写映像の輝度の低下は防止される。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、投写レンズのバックフ
ォーカスを小さくすることにより、小型化に適した投写
型映像表示装置を提供し得る。

【００３５】また、本発明によれば、上述の効果に加
え、光学素子による輝度の低下も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型映像表示装置の構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の投写型映像表示装置におけるプリズム
内の光路を示す図である。

【図３】ＤＭＤを用いた投写型映像表示装置の概略構成
を示す図である。

【図４】ＤＭＤの微小鏡面素子の基本動作を示す図であ
る。

【図５】従来の投写型映像表示装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】 １ 光源 ３ ＤＭＤ（鏡面反射型光変調器） ３１ 微小鏡面素子 ４ 投写レンズ １０ 光学素子 １０Ａ 第１の偏光ビームスプリッタ １０Ｂ 第２の偏光ビームスプリッタ １１ 反射ミラー（反射板） １２、１３ １／４波長板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像を構成する画素に応じて複数の微小
   鏡面素子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源か
   らの光を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像
   データに応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射さ
   れる有効光を投写レンズより投写して映像を表示する投
   写型映像表示装置において、前記鏡面反射型変調器の前
   方に、光源からの光を第１偏光光と、該第１偏光光に対
   して偏光軸の方向が９０°異なる第２偏光光とに分離す
   る偏光ビームスプリッタよりなる光学素子を配置し、前
   記第１偏光光を前記鏡面反射型変調器に照射し、該鏡面
   反射型変調器の微小鏡面素子により反射された有効光を
   前記光学素子を通して投写レンズに入射させることを特
   徴とする投写型映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記鏡面反射型変調器と前記光学素子と
   の間に、１／４波長板を配置したことを特徴とする請求
   項１記載の投写型映像表示装置。
3. 【請求項３】 前記鏡面反射型変調器とは別方向に向か
   う第２偏光光を反射する反射板を配置し、該反射板と前
   記光学素子との間に１／４波長板を配置したことを特徴
   とする請求項１または２記載の投写型映像表示装置。
4. 【請求項４】 前記光学素子を第１の偏光ビームスプリ
   ッタと第２の偏光ビームスプリッタとで構成し、前記光
   源からの光を前記第１の偏光ビームスプリッタにより前
   記光源から光を第１偏光光と第２偏光光とに分離し、そ
   のうち第１偏光光を前記鏡面反射型変調器側に向かわ
   せ、第２偏光光を前記反射板側に向かわせ、該反射板か
   らの反射光を前記第２の偏光ビームスプリッタにより前
   記鏡面反射型変調器に向かわせることを特徴とする請求
   項３記載の投写型映像表示装置。