JPH09318908A

JPH09318908A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH09318908A
Application number: JP8133899A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 孝明田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】投写型表示装置の色合成光学手段において、
自然光入射の場合にも、光利用効率が高く、投写画像の
色むらを生じない高画質の投写型表示装置を提供するこ
と。【解決手段】光源３０と、色分離光学手段３７と、高
分子分散型の液晶パネル４１、４２、４３と、色合成光
学手段５３と、投写レンズ５４とを備えた投写型表示装
置であって、色合成光学手段２７は、波長選択性反射膜
４８、５０を形成した二つのプリズム４７、４９と、反
射膜５２を形成したプリズム５１とを備え、少なくとも
一つのプリズム４７には膜厚分布型の波長選択性反射膜
４８を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はライトバルブ上に形
成される画像を照明光で照射し、投写レンズによりスク
リーン上に拡大投写する投写型表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】大画面の画像を得るために、映像信号に
応じた光学像を形成する小型のライトバルブに、光源か
らの光を照射し、投写レンズによりその光学像をスクリ
ーン上に投写、拡大する投写型表示装置が用いられてい
る。ライトバルブには、アクティブマトリクス方式であ
って、ツイストネマチック型の液晶セルの両側に偏光板
を直交ニコルに配置した構成のライトバルブが広く実用
的に用いられている。

【０００３】図９は従来の投写型表示装置の構成の一例
（例えば、特公平６−７２９８７）を示したものであ
る。光源１と、コンデンサレンズ２と、赤、緑、青の色
フィルタ４、５、６と、青、緑、赤の各色光が入射し、
出射側に偏光手段を設けた透過型のライトバルブ７、
８、９と、青反射、赤反射の波長選択性反射膜を形成し
たダイクロイックプリズム１０と、投写レンズ１１から
構成されていた。

【０００４】光源１からの白色光は、色フィルタ４、
５、６により青、緑、赤の色光に分離され、それぞれ赤
用、緑用、青用のライトバルブ７、８、９に入射する。
ライトバルブは映像信号に応じた光学像を形成する。ラ
イトバルブを出射した光は偏光手段を透過後、４個の直
角プリズムを貼り合わせたダイクロイックプリズム１０
により、青、緑、赤の各色光が合成され、投写レンズ１
１によりスクリーン上に拡大投写される。青用および赤
用のライトバルブ７、９の出射側に設けられる偏光手段
の透過軸は、ダイクロイックプリズム１０の青反射およ
び赤反射の波長選択性反射膜面に対してＳ偏光の光が入
射するように配置して、緑用ライトバルブ８の出射側ラ
イトバルブに配置される偏光手段の透過軸は、青反射お
よび赤反射の波長選択性反射膜面に対してＰ偏光の光が
入射するように構成している。ダイクロイックプリズム
１０は、自然光が入射する場合には、Ｓ偏光が入射する
場合よりも、反射帯域の反射率が低く、透過帯域の透過
率が高い。また、光の入射角に対する分光反射率特性も
しくは透過率特性の波長シフトが大きい。このため、入
射光が自然光よりもＳ偏光の方が、色合成の光利用効率
が高い。また、波長選択性反射膜面での光の入射角の変
化による投写画像の色むらも少なくなる。したがって、
色合成光学手段として、波長選択性反射膜を形成したダ
イクロイックプリズムを用いる場合には、波長選択性反
射膜で反射する色光は、波長選択性反射膜面に対してＳ
偏光の光が入射するようにして、投写型表示装置を構成
していた。

【０００５】図９では、色合成光学手段として、ダイク
ロイックプリズムを用いているが、ライトバルブと投写
レンズの間に、投写レンズの光軸に対して４５度傾けた
平板型のダイクロイックミラーを配置して構成する手法
が開示されている（例えば、特公平７−１５５３７）。

【０００６】一方、ツイストネマチック型の液晶パネル
は、液晶セルの両側に偏光板を設け、直線偏光の光を利
用している。光源からの光は自然光であるため、光源か
らの光量の少なくとも５０％以上は偏光板で損失する。
投写型表示装置の光利用効率を向上させるため、偏光を
利用しない高分子分散型の液晶パネルを用いた投写型表
示装置が開示されている（例えば、ＳＩＤ９０ダイジェ
ストＰＰ２２７〜２３０）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】偏光を利用しないライ
トバルブを用いて投写型表示装置を構成する場合、色合
成光学手段として、ダイクロイックプリズムを用いる
と、自然光を用いるため、プリズムでの光の入射角に対
する分光反射率特性もしくは透過率特性の波長シフトが
大きくなり、色合成光学手段での光利用効率の低下や、
投写画像の色むらが問題となる。この光利用効率の低下
や色むらを低減する手法として、ダイクロイックプリズ
ムに形成される波長選択性反射膜に、光の入射角変化よ
る波長シフトに対応して波長選択性反射膜の膜厚を連続
的に変化させた膜厚分布型の波長選択性反射膜を用いる
ことが挙げられる。しかしながら、図９に示すようなダ
イクロイックプリズムは４個の直角プリズムを貼り合わ
せて構成され、その直角プリズムには直角を挟む２辺に
それぞれ赤反射と、青反射の波長選択性反射膜を形成し
ている。このため、赤反射および青反射の面は２つ直角
プリズムの波長選択性反射膜面を貼り合わせて構成する
ことになる。したがって、独立した２つの面に膜厚が連
続的に変化するような膜厚分布型の波長選択性反射膜を
形成することは、貼り合わせ境界で不連続を生じ、投写
画像の色の均一性が劣化するという問題がある。

【０００８】一方、色合成光学手段として、平板型のダ
イクロイックミラーを用いた場合には、ダイクロイック
ミラーは投写レンズの光軸に対して回転対称でないた
め、非点隔差を生じ、青、緑、赤の投写画像の重ね合わ
せのずれを意味するコンバーゼンスずれの問題が生じ
る。この非点隔差を低減するには、ダイクロイックミラ
ーの厚みを薄くすればよいが、薄くするとダイクロイッ
クミラーの面に歪みを生じ、投写画像のフォーカスずれ
やコンバーゼンスずれの問題が生じる。

【０００９】上述のように、偏光を利用しないライトバ
ルブを用いた投写型表示装置を構成する場合、色合成光
学手段として、４個の直角プリズムを貼り合わせたダイ
クロイックプリズムを用いると、光利用効率の低下や投
写画像の色むらを生じるという課題がある。また、色合
成光学手段として、平板型のダイクロイックミラーを用
いると、投写画像のコンバーゼンスずれやフォーカスず
れなどを生じるというが課題あった。

【００１０】本発明は、上記従来の投写型表示装置の課
題に鑑み、投写画像の色むらやコンバーゼンスずれ、フ
ォーカスずれなどの画像品質の劣化がなく、光利用効率
の高い投写型表示装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の投写型表示装置は、光源と、前記光
源からの白色光を青、緑、赤の色成分の光に分離する色
分離光学手段と、前記色分離光学手段からの各色光が入
射し、映像信号に応じた光学像が形成される３つのライ
トバルブと、前記ライトバルブからの青、緑、赤の出射
光を受け青、緑、赤の色光を合成する色合成光学手段
と、前記ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投写
する投写レンズとを備え、前記色合成光学手段は波長選
択性反射膜を形成した二つのプリズムと、反射膜を形成
したプリズムとを備え、少なくとも一つ以上の前記プリ
ズムに形成される前記波長選択性反射膜は膜厚分布型の
波長選択性反射膜を備えたものである。

【００１２】本発明の第２の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの白色光を青、緑、赤の色成分の光に
分離する色分離光学手段と、前記色分離光学手段からの
各色光が入射し、映像信号に応じた光学像が形成される
３つのライトバルブと、前記ライトバルブからの青、
緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の色光を合成する色合
成光学手段と、前記ライトバルブ上の光学像をスクリー
ン上に投写する投写レンズとを備え、前記色合成光学手
段は波長選択性反射膜を形成した二つのプリズムと、全
反射型プリズムとを備え、少なくとも一つ以上の前記プ
リズムに形成される前記波長選択性反射膜は膜厚分布型
の波長選択性反射膜を備えたものである。

【００１３】本発明の第３の投写型表示装置は、光源
と、前記光源からの白色光を青、緑、赤の色成分の光に
分離する色分離光学手段と、前記色分離光学手段からの
各色光が入射し、映像信号に応じた光学像が形成される
３つのライトバルブと、前記ライトバルブからの青、
緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の色光を合成する色合
成光学手段と、前記ライトバルブ上の光学像をスクリー
ン上に投写する投写レンズとを備えて、前記色合成光学
手段は波長選択性反射膜を形成した二つのプリズムと、
ガラスもしくは合成樹脂の平行平板と、ミラーとを備
え、少なくとも一つ以上の前記プリズムに形成される前
記波長選択性反射膜は膜厚分布型の波長選択性反射膜を
備えたものである。

【００１４】本発明の第４の投写型表示装置は光源と、
前記光源からの白色光を青、緑、赤の色成分の光に分離
する色分離光学手段と、前記色分離光学手段からの各色
光が入射し、映像信号に応じた光学像が形成される３つ
のライトバルブと、前記ライトバルブからの青、緑、赤
の出射光を受け青、緑、赤の色光を合成する色合成光学
手段と、前記ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に
投写する投写レンズを備え、前記色合成光学手段は、２
面の波長選択性反射膜と１面の反射面を備えたプリズム
で構成され、少なくとも一つ以上の面に形成される前記
波長選択性反射膜は膜厚分布型の波長選択性反射膜であ
る投写型表示装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態の投写型
表示装置について図面を参照しながら説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は本発明における第
１の実施の形態の投写型表示装置の構成を示したもので
ある。ライトバルブとして、偏光を利用しない、光の散
乱を利用した高分子分散型の液晶パネルを用いる。３０
はランプ、３１は凹面鏡、３２はランプ２０と凹面鏡２
１から構成される光源３２、３３は紫外線・赤外線カッ
トフィルタ、３４、３５はそれぞれ緑透過、赤反射のダ
イクロイックミラー、３６はミラー、３７はダイクロイ
ックミラー３４、３５とミラー３６から構成される色分
離光学手段、３８、３９、４０はフィールドレンズ、４
１、４２、４３は高分子分散型の液晶パネル、４４、４
５、４６はそれぞれ液晶パネル４１、４２、４３に密着
して配置される平行平板、４７は赤反射の波長選択性反
射膜４８を形成したプリズム、４９は青反射の波長選択
性反射膜５０を形成したプリズム、５１は反射膜５２を
形成したプリズム、５３はプリズム４７、４９、５１と
から構成される色合成光学手段、５４は投写レンズ、５
５は投写レンズ５４の主光線が光軸と交差する面である
瞳面を表す。

【００１７】図１には、液晶パネル４１、４２、４３の
点Ａもしくは点Ｂを透過し、色合成光学手段を透過もし
くは反射して瞳面５４まで到達する光線束と主光線を示
している。主光線と光軸のなす角度をθ、主光線と波長
選択性反射膜４８面の法平面とのなす角度をφとする。

【００１８】次に、本実施の形態の動作を説明する。

【００１９】メタルハライドランプ、キセノンランプ、
ハロゲンランプ等のランプ３０から放射される光は凹面
鏡３１により、略平行光に変換される。光源３２からの
略平行光は、紫外線・赤外線カットフィルタ３３によ
り、前面に紫外線・赤外線が伝導しないようにした後、
色分離光学手段３７に入射する。色分離光学手段３７に
入射した光は、緑透過のダイクロイックミラー３４、赤
反射のダイクロイックミラー３５により、赤、緑、青の
色光に分離される。赤、緑、青の色光はそれぞれフィー
ルドレンズ３８、３９、４０を透過し、高分子分散型の
液晶パネル４１、４２、４３に入射する。フィールドレ
ンズ３８、３９、４０は液晶パネル４１、４２、４３の
周辺部を透過する光を投写レンズ５４の瞳面５５に入射
させるためのものである。

【００２０】３枚の高分子分散型の液晶パネル４１、４
２、４３は、アクティブマトリックス方式であって、映
像信号に応じた画素への印加電圧の制御により、液晶が
散乱状態もしくは透明状態となり、それぞれ赤、緑、青
の画像を形成する。液晶パネル４１、４２、４３を透過
した色光は、それぞれシリコン系樹脂を用いて液晶パネ
ル４１、４２、４３と光学的に結合して配置されるガラ
スもしくは合成樹脂の平行平板４４、４５、４６を透過
後、赤反射の波長選択性反射膜４８を形成したプリズム
４７と、青反射の波長選択性反射膜５０を形成したプリ
ズム４９と、アルミニウムなどの反射膜５２を形成した
プリズム５１とにより合成され、投写レンズ５４により
スクリーン上（図示せず）に拡大投写される。

【００２１】投写レンズ５４は液晶パネルの各像高での
主光線と光軸のなす角θが小さい程テレセントリック性
が高い投写レンズと呼ばれている。θ＝０°でない場合
には、プリズム４７、４９の波長選択性反射膜４８、５
０面での角度φは、図１に示すように波長選択性反射膜
４８、５０面の場所により異なる。主光線が光軸と一致
する場合の角度をφ₀とすると、液晶パネル４１、４２
の光軸に対して点Ａ側の角度φ₁は、φ₁＜φ₀となる。
また、液晶パネルの点Ｂ側での角度φ₂は、φ₂＞φ₁と
なる。主光線の角度θは、液晶パネルの像高に応じて変
化し、角度θが大きくなるに伴い、角度φの角度φ₀に
対する変化も大きくなる。

【００２２】図２に高分子分散型の液晶パネルの概略の
構成と動作原理図を示す。高分子分散型の液晶パネルは
２枚のガラス基板７０、７１の間に、液晶の小滴７４を
分散させた高分子材料７３を封入している。７２は電
極、７７は電源を表している。図２（ａ）は液晶パネル
への電圧が無印加の状態を示す。この場合、小滴７４内
の液晶分子７５がランダムに配向しているため、液晶の
小滴６４の平均的な屈折率と高分子材料７３の屈折率が
異なり入射した光が散乱し、液晶パネルは散乱状態とな
る。図２（ｂ）は液晶パネルへ電圧を印加した状態を示
す。この場合は、液晶分子７６が電界の方向に配向し、
入射光の方向の液晶分子７６の屈折率と高分子材料７３
の屈折率が同程度になる。このため、入射した光は散乱
せずに透過し、液晶パネルは透明状態となる。アクティ
ブマトリクス方式高分子分散型の液晶パネルは各画素に
形成したＴＦＴが散乱状態と透明状態の間でスイッチン
グし、画像を形成する。このように、高分子分散型液晶
の動作は、ツイストネマチック型液晶のような偏光を利
用せず、自然光を利用する。

【００２３】液晶パネル４１、４２、４３で散乱した光
は、様々な方向に出射する。この散乱した光が液晶パネ
ル４１、４２、４３の出射側ガラス基板と空気の界面で
不要な光を反射して、再び液晶パネル４１、４２、４３
の液晶層へ入射し２次的な散乱光を生じ、コントラスト
を低下させる。平行平板４４、４５、４６は、液晶パネ
ル４１、４２、４３の出射側ガラス基板に光学的に結合
して配置されるため、不要な反射光が低減され、コント
ラストが改善される。不要な反射光を低減し、コントラ
ストを改善するために、平行平板４４、４５、４６を設
けずに、液晶パネル４１、４２、４３の出射側ガラス基
板とそれぞれプリズム４７、５１と密着させて光学的に
結合してもよい。

【００２４】図３は波長選択性反射膜４８の分光透過率
特性を示すものである。波長選択性反射膜４８面にそれ
ぞれ、Ｓ偏光、Ｐ偏光、自然光の光が入射した場合の特
性を示している。Ｓ偏光の特性に比べて、自然光の特性
が反射帯域の反射率が高い。このため、Ｓ偏光の場合よ
り自然光の方が、色合成光学手段５３での光利用効率が
低下する。分光透過率特性の透過率が１０％となる波長
と透過率が９０％となる波長の差を傾斜幅とすると、Ｓ
偏光の傾斜幅に対して自然光の傾斜幅は大きい。このた
め、分光透過率特性が変化した場合、Ｓ偏光よりも自然
光の方が、赤成分と他の色成分の色光の混色率が変化
し、合成投写画像の色度変化や色むらが大きくなる。

【００２５】図４は光軸位置での波長選択性反射膜４８
の入射角の変化に対する分光透過率特性を示すものであ
る。投写レンズの主光線の角度θ＝５°の場合、屈折率
１．５２のプリズムでの波長選択性反射膜への入射角度
φの変化は±３．３°となる。波長選択性反射膜４８面
に対して入射光が４５°、４８．３°、４１．７°で入
射する場合の分光透過率特性を示している。分光透過率
特性は４５°±３．３°で約±１５ｎｍ波長シフトす
る。

【００２６】プリズム４７に形成する赤反射の波長選択
性反射膜４８には、波長選択性反射膜４８面の各位置で
の角度φの変化による分光特性の波長シフトに対応し
て、各位置での分光特性が同一となるように、あらかじ
め波長シフトするように膜厚を連続的に変化させた膜厚
分布型の波長選択性反射膜４８を形成している。膜厚分
布型とすることにより、自然光の場合において、色合成
光学系での光利用効率の低下や投写画像の色むらが生じ
ないようにすることができる。プリズム４７は二つの同
一の４５°直角プリズムを、屈折率がプリズムと同程度
の熱硬化もしくは紫外線硬化接着剤を用いて貼り合わせ
て構成する。一方の４５°直角プリズムの一片には膜厚
分布型の波長選択性反射膜４８を形成する。

【００２７】プリズム４９に形成する青反射の波長選択
性反射膜５０も赤反射の波長選択性反射膜４８と同様に
膜厚分布型の波長選択性反射膜を形成している。しかし
ながら、投写レンズ５４の主光線の角度θが比較的大き
い場合には、波長選択性反射膜５０の有効利用面積が小
さくなる。この場合、波長選択性反射膜４８より、狭い
範囲で同等の膜厚分布の形成が必要となり、波長シフト
を補正する十分な膜厚分布形成ができない場合を生じ
る。このため、プリズム４９の波長選択性反射膜５０に
は、光利用効率の低下や投写画像の色むらを生じても投
写画像への影響が緑や赤成分より小さい青成分の光を反
射する波長選択性反射膜を形成している。また、多少の
光利用効率の低下や投写画像の色むらを許容するならば
波長選択性反射膜５０は、膜厚分布型でなくてもよい。

【００２８】プリズム４７、４９に形成する波長選択性
反射膜４８、５０をそれぞれ赤反射、青反射としている
のは、一つの色光を反射帯域とする波長選択性反射膜
が、２つの色光を反射する波長選択性反射膜に比べて膜
層数が少なくなることや分光特性の傾斜幅が小さく、光
利用効率が高くなるためである。

【００２９】主光線の角度θが大きくなると、分光特性
の波長シフトが大きくなる。これにより、膜厚分布の変
化量も大きくなるために、波長選択性反射膜の形成が難
しくなる。現実的な膜厚分布の変化量としては、膜形成
面積にも依存するが、約±８ｎｍ以下の波長シフト対応
である。このため、投写レンズ５５は主光線の角度θが
３°以下となるテレセントリックな投写レンズとしてい
る。主光線の角度θを小さくするには、液晶パネル４
１、４２、４３と投写レンズ５４の瞳面５５との距離が
長い方が容易であるが、図１の色合成光学手段５３の構
成ではプリズム４７、４９、５１を配置しているため、
液晶パネル４１、４２、４３と投写レンズ５４の瞳面５
５までの距離は十分に長い。

【００３０】プリズム５１は、４５°直角プリズムであ
り、プリズムの一片にはアルミニウムなどの反射膜５２
を形成している。プリズム５１は、プリズム４７を構成
している４５°直角プリズムと同一のプリズムを用いて
いる。これは、投写レンズ５５と３枚の液晶パネル４
１、４２、４３の光学的距離を同一にするためである。

【００３１】プリズム４７、５０を構成する４５°直角
プリズムとプリズム５１は同一のプリズムを用いてい
る。同一にすることにより、量産効果が向上し、製造コ
ストが安くなる。

【００３２】従来の図９に示すような４個の直角プリズ
ムを貼り合わせる構成のプリズムでは、独立した２個の
直角プリズムの一片に、膜厚が連続的に変化するように
波長選択性反射膜を形成することは、貼り合わせ境界部
で膜厚不連続部が生じるため、困難であった。しかしな
がら、本発明の構成により、膜厚分布型の波長選択性反
射膜が形成が容易に可能となる。また、４個の直角プリ
ズムを貼り合わせる場合より、直角部の精度が必要でな
いため、プリズムの研磨が容易となり、製造コストが安
くなる。さらに、直角部での高精度を必要としないた
め、成形で製造してもよい。この場合研磨工程が短縮さ
れ、製造コストが安くなる。

【００３３】色合成光学手段に、平板型のダイクロイッ
クミラーを用いないため、非点隔差やダイクロイックミ
ラーの面歪みによるコンバーゼンスずれやフォーカスず
れを生じない。

【００３４】以上のように、少なくとも一つ以上には膜
厚分布型の波長選択性反射膜を形成した二つの波長選択
性反射膜形成プリズムと、反射膜を形成したプリズムと
とから色合成光学手段を構成することにより、自然光入
射において、光利用効率の低下や投写画像の色むら、非
点隔差、面歪みによるコンバーゼンスずれ、フォーカス
ずれを生じない高画質の投写型表示装置が構成できる。

【００３５】（実施の形態２）図５は本発明における第
２の実施の形態の投写型表示装置の構成を示したもので
ある。３０はランプ、３１は凹面鏡、３２はランプ２０
と凹面鏡２１から構成される光源３２、３３は紫外線・
赤外線カットフィルタ、３４、３５はそれぞれ緑透過、
赤反射のダイクロイックミラー、３６はミラー、３７は
ダイクロイックミラー３４、３５とミラー３６から構成
される色分離光学手段、３８、３９、４０はフィールド
レンズ、４１、４２、４３は高分子分散型の液晶パネ
ル、４４、４５、４６はそれぞれ４１、４２、４３の液
晶パネルに密着して配置される平行平板、５４は投写レ
ンズ、５５は瞳面である。４７は赤反射の波長選択性反
射膜４８を形成したプリズム、４９は青反射の波長選択
性反射膜５０を形成したプリズムである。波長選択性反
射膜４８には膜厚分布型の選択性波長反射膜を形成して
いる。

【００３６】以上は図１と同様であるが、異なる点は、
反射膜を形成したプリズムではなく、全反射型のプリズ
ム６０を用いて色合成光学手段６１を構成している点で
ある。

【００３７】全反射は屈折率が高い媒質から屈折率が低
い媒質へ光が入射する場合、臨界角以上の入射角で、入
射光がすべて反射される現象である。プリズム６０の反
射面は光軸に対して４５°で配置される。図６にプリズ
ム６０の反射面での入射角に対する反射率を示す。入射
光がＳ偏光、Ｐ偏光、自然光の場合の反射率特性を示し
ている。プリズム６０の屈折率を１．５２とすると、臨
界角は４１．１°となる。投写レンズ５４のテレセント
リック性が高く、Ｆナンバーが７以上の場合、プリズム
６０の反射面での入射角は４５±４．１°となる。図６
から、プリズム６０の反射面はアルミニウムなどの反射
膜を設けなくても十分に高い反射率が得られることがわ
かる。プリズム６０に全反射型のプリズムを用いること
により、反射膜を形成しなくてもよいので、プリズムの
製造コストを安くできる。また、投写レンズのＦナンバ
ーが７以上であれば、反射膜を形成するよりも、反射率
を高くすることができる。

【００３８】以上のように、少なくとも一つ以上には膜
厚分布型の波長選択性反射膜を形成した二つの波長選択
性反射膜形成プリズムと、全反射型のプリズムとから色
合成光学手段を構成することにより、自然光入射におい
て、光利用効率の低下や投写画像の色むら、非点隔差、
面歪みによるコンバーゼンスずれ、フォーカスずれを生
じない高画質で、低コストな投写型表示装置が構成でき
る。

【００３９】（実施の形態３）図７は本発明における第
３の実施の形態の投写型表示装置の構成を示したもので
ある。３０はランプ、３１は凹面鏡、３２はランプ２０
と凹面鏡２１から構成される光源３２、３３は紫外線・
赤外線カットフィルタ、３４、３５はそれぞれ緑透過、
赤反射のダイクロイックミラー、３６はミラー、３７は
ダイクロイックミラー３４、３５とミラー３６から構成
される色分離光学手段、３８、３９、４０はフィールド
レンズ、４１、４２、４３は高分子分散型の液晶パネ
ル、４４、４５、４６はそれぞれ４１、４２、４３の液
晶パネルに密着して配置される平行平板、５４は投写レ
ンズ、５５は瞳面である。４７は赤反射の波長選択性反
射膜４８を形成したプリズム、４９は青反射の波長選択
性反射膜５０を形成したプリズムである。波長選択性反
射膜４８には膜厚分布型の波長選択性反射膜を形成して
いる。

【００４０】以上は図１、図５と同様であるが、異なる
のは、液晶パネル４３とプリズム４９の間にはプリズム
ではなく、ガラスもしくは合成樹脂製の平行平板６２
と、ミラー６３を用いて色合成光学手段６４を構成して
いる点である。

【００４１】投写レンズ５５と液晶パネル４３の間に配
置される平行平板６２は、投写レンズ５４から液晶パネ
ル４４や液晶パネル４５面までの光学的距離を同一とな
るように、屈折率と厚みを選択して配置される。ミラー
６３は、ミラー面での面歪みが生じないような厚みを有
している。平行平板ガラスとミラーを用いるため、プリ
ズムを用いる場合よりも製造コストを安くすることがで
きる。

【００４２】以上のように、少なくとも一つ以上には膜
厚分布型の波長選択性反射膜を形成した二つの波長選択
性反射膜形成プリズムと、平行平板と、ミラーとから色
合成光学手段を構成することにより、自然光入射におい
て、光利用効率の低下や投写画像の色むら、非点隔差、
面歪みによるコンバーゼンスずれ、フォーカスずれを生
じない高画質で、低コストな投写型表示装置が構成でき
る。

【００４３】（実施の形態４）図８は本発明における第
４の実施の形態の投写型表示装置の構成を示したもので
ある。３０はランプ、３１は凹面鏡、３２はランプ２０
と凹面鏡２１から構成される光源３２、３３は紫外線・
赤外線カットフィルタ、３４、３５はそれぞれ緑透過、
赤反射のダイクロイックミラー、３６はミラー、３７は
ダイクロイックミラー３４、３５とミラー３６から構成
される色分離光学手段、３８、３９、４０はフィールド
レンズ、４１、４２、４３は高分子分散型の液晶パネ
ル、４４、４５、４６はそれぞれ４１、４２、４３の液
晶パネルに密着して配置される平行平板、５４は投写レ
ンズ、５５は瞳面である。

【００４４】以上は、図１、図５、図７と同様である
が、二つの赤反射および青反射の波長選択性反射膜４
８、５０と一つの反射面６５を備えた一つのプリズム６
６を用いて、色合成光学手段６７を構成している点が異
なる。波長選択性反射膜４８には、膜厚分布型の波長選
択性反射膜を形成している。反射面６５は、アルミニウ
ムなどの反射膜を形成してもよいし、全反射面として用
いてもよい。

【００４５】色合成光学手段６７を、三つのプリズムを
貼り合わせて一つのプリズムで形成することにより、図
１、図５、図７のような独立したプリズムを用いる場合
に比べて、色合成光学手段の３つの反射面の微小な傾き
やずれによる投写画像のコンバーゼンスずれが生じにく
く、高精度のコンバーゼンス調整が容易となる。

【００４６】以上のように、少なくとも一つ以上の面に
は膜厚分布型の波長選択性反射膜を形成した二つの波長
選択性反射膜面と、反射面とを備えた一つのプリズムか
ら色合成光学手段を構成することにより、自然光入射に
おいて、光利用効率の低下や投写画像の色むら、非点隔
差、面歪みによるコンバーゼンスずれ、フォーカスずれ
を生じない高画質で、高精度のコンバーゼンス調整が容
易な投写型表示装置が構成できる。

【００４７】上記実施の形態において、ライトバルブと
して、散乱を利用した高分子分散型の液晶パネルを用い
た例を示したが、自然光を利用し、反射や回折などの変
化として映像信号に応じた光学像を形成するライトバル
ブを用いてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も一つ以上の膜厚分布型の波長選択性反射膜面を形成し
たプリズムから構成される色合成光学手段を備えた投写
型表示装置を構成することにより、自然光入射におい
て、光利用効率の低下や投写画像の色むら、非点隔差、
面歪みによるコンバーゼンスずれ、フォーカスずれを生
じない高画質の投写画像を得ることができるという非常
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図２】高分子分散型の液晶パネルの概略の構成と動作
原理図

【図３】波長選択性反射膜を形成したプリズムの分光透
過率特性

【図４】波長選択性反射膜を形成したプリズムの入射角
に対する分光透過率特性

【図５】本発明の第２の実施の形態における投写型表示
装置

【図６】全反射型プリズムの入射角に対する反射率

【図７】本発明の第３の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図８】本発明の第４の実施の形態における投写型表示
装置の構成図

【図９】従来の投写型表示装置の構成図

【符号の説明】

３０ランプ３１凹面鏡３２光源３３紫外線、熱線カットフィルタ３４、３５ダイクロイックミラー３６、６３ミラー３７色分離光学手段３８、３９、４０フィールドレンズ４１、４２、４３ライトバルブ４４、４５、４６、６２平行平板４７、４９、５１、６０、６６プリズム４８、５０波長選択性反射膜５２反射膜５３、６１、６４、６７色合成光学手段５４投写レンズ５５瞳面６５反射面７０、７１ガラス基板７２電極７３高分子材料７４液晶の小滴７５、７６液晶分子７７電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源からの白色光を青、
緑、赤の色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記
色分離光学手段からの各色光が入射し、映像信号に応じ
た光学像が形成される３つのライトバルブと、前記ライ
トバルブからの青、緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の
色光を合成する色合成光学手段と、前記ライトバルブ上
の光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備
え、前記色合成光学手段は、波長選択性反射膜を形成し
た二つのプリズムと、反射膜を形成したプリズムとを備
え、少なくとも一つ以上の前記プリズムに形成される前
記波長選択性反射膜は膜厚分布型の波長選択性反射膜で
ある投写型表示装置。
【請求項２】光源と、前記光源からの白色光を青、緑、
赤の色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分
離光学手段からの各色光が入射し、映像信号に応じた光
学像が形成される３つのライトバルブと、前記ライトバ
ルブからの青、緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の色光
を合成する色合成光学手段と、前記ライトバルブ上の光
学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備え、前
記色合成光学手段は、波長選択性反射膜を形成した二つ
のプリズムと、全反射型のプリズムとを備え、少なくと
も一つ以上の前記プリズムに形成される前記波長選択性
反射膜は膜厚分布型の波長選択性反射膜である投写型表
示装置。
【請求項３】光源と、前記光源からの白色光を青、緑、
赤の色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分
離光学手段からの各色光が入射し、映像信号に応じた光
学像が形成される３つのライトバルブと、前記ライトバ
ルブからの青、緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の色光
を合成する色合成光学手段と、前記ライトバルブ上の光
学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを備えて、
前記色合成光学手段は、波長選択性反射膜を形成した二
つのプリズムと、ガラスもしくは合成樹脂の平行平板
と、ミラーとを備え、少なくとも一つ以上の前記プリズ
ムに形成される前記波長選択性反射膜は膜厚分布型の波
長選択性反射膜である投写型表示装置。
【請求項４】光源と、前記光源からの白色光を青、緑、
赤の色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分
離光学手段からの各色光が入射し、映像信号に応じた光
学像が形成される３つのライトバルブと、前記ライトバ
ルブからの青、緑、赤の出射光を受け青、緑、赤の色光
を合成する色合成光学手段と、前記ライトバルブ上の光
学像をスクリーン上に投写する投写レンズを備え、前記
色合成光学手段は、２面の波長選択性反射膜と１面の反
射面を備えたプリズムで構成され、少なくとも一つ以上
の面に形成される前記波長選択性反射膜は膜厚分布型の
波長選択性反射膜である投写型表示装置。
【請求項５】ライトバルブが高分子分散型の液晶パネル
である請求項１乃至４のいずれかに記載の投写型表示装
置。
【請求項６】色合成光学手段の二つの波長選択性波長膜
は、一方が青色の波長帯域を反射する波長選択性反射膜
と他方が赤色の波長帯域を反射する波長選択性反射膜で
ある請求項１乃至４のいずれかに記載の投写型表示装
置。
【請求項７】投写レンズの最も近くに配置される色合成
光学手段の波長選択性反射膜面には、青色の波長帯域を
反射する波長選択性反射膜を形成した請求項１乃至４の
いずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項８】ライトバルブには、出射側基板に密着して
ガラスもしくは合成樹脂の平行平板を備えた請求項１乃
至４のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項９】ライトバルブは色合成光学手段のプリズム
に密着して配置された請求項１乃至４のいずれかに記載
の投写型表示装置。
【請求項１０】投写レンズは光軸と主光線のなす角度が
３度以下となるテレセントリックな投写レンズである請
求項１乃至４のいずれかに記載の投写型表示装置。
【請求項１１】投写レンズのＦナンバーが７以上である
請求項２記載の投写型表示装置。
【請求項１２】色合成光学手段のプリズムが成形方法で
製造された請求項１乃至４のいずれかに記載の投写型表
示装置。