JPH10104763A - 投写型表示装置 - Google Patents
投写型表示装置Info
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- JPH10104763A JPH10104763A JP8256120A JP25612096A JPH10104763A JP H10104763 A JPH10104763 A JP H10104763A JP 8256120 A JP8256120 A JP 8256120A JP 25612096 A JP25612096 A JP 25612096A JP H10104763 A JPH10104763 A JP H10104763A
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- color
- dichroic mirror
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に投
写する投写型表示装置に関するもので、3つのライトバ
ルブを用い、1つの投写レンズで構成するときに、色合
成光学系に起因して発生するコンバージェンスずれ、非
点隔差、解像度劣化を除去し、しかも色均一性、色再現
性、色利用効率の良好な投写画像を表示できる投写型表
示装置示を提供することを目的とする。 【解決手段】 色合成光学系を、2つの接合面を有する
3つのプリズムからなる3色合成プリズム117を用い
て構成する。2つの接合面には、それぞれ投写レンズ1
18側から順に第1のダイクロイックミラーと第2のダ
イクロイックミラーが形成され、第1のダイクロイック
ミラーに入射する光の角度θ1を20゜以上40゜以
下、第2のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
2を25゜以上35゜以下となるように構成する。
写する投写型表示装置に関するもので、3つのライトバ
ルブを用い、1つの投写レンズで構成するときに、色合
成光学系に起因して発生するコンバージェンスずれ、非
点隔差、解像度劣化を除去し、しかも色均一性、色再現
性、色利用効率の良好な投写画像を表示できる投写型表
示装置示を提供することを目的とする。 【解決手段】 色合成光学系を、2つの接合面を有する
3つのプリズムからなる3色合成プリズム117を用い
て構成する。2つの接合面には、それぞれ投写レンズ1
18側から順に第1のダイクロイックミラーと第2のダ
イクロイックミラーが形成され、第1のダイクロイック
ミラーに入射する光の角度θ1を20゜以上40゜以
下、第2のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
2を25゜以上35゜以下となるように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてライトバ
ルブ上ルに形成された光学像を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。
ルブ上ルに形成された光学像を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】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている。
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている。
【0003】フルカラーで、高輝度、高解像度の投写画
像を得るために、ライトバルブを赤用、緑用、青用とし
て3つ用い、1つの投写レンズで投写する方式が多く用
いられている。この場合、光源から出力される白色光を
赤、緑、青の3色に分解する色分解光学系と、3色を再
び1つに合成する色合成光学系が必要となる。
像を得るために、ライトバルブを赤用、緑用、青用とし
て3つ用い、1つの投写レンズで投写する方式が多く用
いられている。この場合、光源から出力される白色光を
赤、緑、青の3色に分解する色分解光学系と、3色を再
び1つに合成する色合成光学系が必要となる。
【0004】色分解光学系、色合成光学系ともに、プレ
ート状のダイクロイックミラーを用いて構成した投写型
表示装置の構成例を(図13)に示す。光源1から出力
する白色光は、全反射ミラー2で反射された後、ダイク
ロイックミラー3,4、全反射ミラー5で構成される色
分解光学系によって赤、緑、青の3原色光に分解され
る。各原色光は、それぞれ対応するフィールドレンズ
6,7,8、ライトバルブ9,10,11を透過後、ダ
イクロイックミラー12,13、全反射ミラー14で構
成される色合成光学系で1つに合成され、投写レンズ1
5によってスクリーン上(図示せず)に拡大投写され
る。
ート状のダイクロイックミラーを用いて構成した投写型
表示装置の構成例を(図13)に示す。光源1から出力
する白色光は、全反射ミラー2で反射された後、ダイク
ロイックミラー3,4、全反射ミラー5で構成される色
分解光学系によって赤、緑、青の3原色光に分解され
る。各原色光は、それぞれ対応するフィールドレンズ
6,7,8、ライトバルブ9,10,11を透過後、ダ
イクロイックミラー12,13、全反射ミラー14で構
成される色合成光学系で1つに合成され、投写レンズ1
5によってスクリーン上(図示せず)に拡大投写され
る。
【0005】また、色合成光学系をダイクロイックプリ
ズムを用いて構成した投写型表示装置の構成例を(図1
4(a)〜(c))に示す。
ズムを用いて構成した投写型表示装置の構成例を(図1
4(a)〜(c))に示す。
【0006】(図14(a))に示す構成は、色合成プリ
ズム36の2つのダイクロイックミラー面がX字状をな
したタイプである。光源21からの出力光は全反射ミラ
ー22を経て、ダイクロイックミラー23,24、全反
射ミラー25,26,27で構成される色分解光学系で
3つの原色光に分解される。全反射ミラー26,27を
経て進行する色成分は、他の2つの色成分と照明光路長
(光源21からライトバルブ33,34,35までの距
離)が異なるため、スクリーン上の照度分布が3色とも
等光路長である場合と等価的に略等しくなるように、リ
レーレンズ28,29を補助的に配置している。3つの
原色光は対応するフィールドレンズ30,31,32、
ライトバルブ33,34,35を透過し、色合成プリズ
ム36で1つに合成された後、投写レンズ37によって
スクリーン上(図示せず)に拡大投写される。
ズム36の2つのダイクロイックミラー面がX字状をな
したタイプである。光源21からの出力光は全反射ミラ
ー22を経て、ダイクロイックミラー23,24、全反
射ミラー25,26,27で構成される色分解光学系で
3つの原色光に分解される。全反射ミラー26,27を
経て進行する色成分は、他の2つの色成分と照明光路長
(光源21からライトバルブ33,34,35までの距
離)が異なるため、スクリーン上の照度分布が3色とも
等光路長である場合と等価的に略等しくなるように、リ
レーレンズ28,29を補助的に配置している。3つの
原色光は対応するフィールドレンズ30,31,32、
ライトバルブ33,34,35を透過し、色合成プリズ
ム36で1つに合成された後、投写レンズ37によって
スクリーン上(図示せず)に拡大投写される。
【0007】(図14(b))に示す構成は、色合成プリ
ズム52の2つのダイクロイックミラー面、及び全反射
面が、(図13)に示した構成のダイクロイックミラー
12,13、全反射ミラー14と同じように配置され、
光が通過する空間を全てプリズムとし、プリズム全体と
してL字状なしたタイプである。光源41からの出力光
は全反射ミラー42を経て、ダイクロイックミラー4
3,44、全反射ミラー45で構成される色分解光学系
で3つの原色光に分解される。3つの原色光は対応する
フィールドレンズ46,47,48、ライトバルブ4
9,50,51を透過し、色合成プリズム52で1つに
合成された後、投写レンズ53によってスクリーン上
(図示せず)に拡大投写される。
ズム52の2つのダイクロイックミラー面、及び全反射
面が、(図13)に示した構成のダイクロイックミラー
12,13、全反射ミラー14と同じように配置され、
光が通過する空間を全てプリズムとし、プリズム全体と
してL字状なしたタイプである。光源41からの出力光
は全反射ミラー42を経て、ダイクロイックミラー4
3,44、全反射ミラー45で構成される色分解光学系
で3つの原色光に分解される。3つの原色光は対応する
フィールドレンズ46,47,48、ライトバルブ4
9,50,51を透過し、色合成プリズム52で1つに
合成された後、投写レンズ53によってスクリーン上
(図示せず)に拡大投写される。
【0008】(図14(c))に示す構成は、色合成光学
系の2つのダイクロイックミラー面、及び全反射面が、
(図14(b))の構成と同じように配置されているが、
2つのキューブ状のダイクロイックプリズム74,75
と、1つの三角柱状の全反射プリズム73で色合成光学
系を構成したタイプである。光源61からの出力光は全
反射ミラー62を経て、ダイクロイックミラー63,6
4、全反射ミラー65で構成される色分解光学系で3つ
の原色光に分解される。3つの原色光は対応するフィー
ルドレンズ66,67,68、ライトバルブ69,7
0,71を透過し、ダイクロイックプリズム73,7
4、全反射プリズム72で構成される色合成光学系によ
って1つに合成された後、投写レンズ53によってスク
リーン上(図示せず)に拡大投写される。
系の2つのダイクロイックミラー面、及び全反射面が、
(図14(b))の構成と同じように配置されているが、
2つのキューブ状のダイクロイックプリズム74,75
と、1つの三角柱状の全反射プリズム73で色合成光学
系を構成したタイプである。光源61からの出力光は全
反射ミラー62を経て、ダイクロイックミラー63,6
4、全反射ミラー65で構成される色分解光学系で3つ
の原色光に分解される。3つの原色光は対応するフィー
ルドレンズ66,67,68、ライトバルブ69,7
0,71を透過し、ダイクロイックプリズム73,7
4、全反射プリズム72で構成される色合成光学系によ
って1つに合成された後、投写レンズ53によってスク
リーン上(図示せず)に拡大投写される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】3つのライトバルブと
投写レンズとの間に配置されることになる色合成光学系
は、ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に結像させ
る投写光学系の一部であり、色合成光学系を構成するダ
イクロイックミラー、全反射ミラーのそれぞれの反射面
の傾き角精度、位置精度、平面度、及びダイクロイック
ミラーを透過する場合に発生する非点隔差は、直接スク
リーン上の投写画像の画質を左右する。
投写レンズとの間に配置されることになる色合成光学系
は、ライトバルブ上の光学像をスクリーン上に結像させ
る投写光学系の一部であり、色合成光学系を構成するダ
イクロイックミラー、全反射ミラーのそれぞれの反射面
の傾き角精度、位置精度、平面度、及びダイクロイック
ミラーを透過する場合に発生する非点隔差は、直接スク
リーン上の投写画像の画質を左右する。
【0010】(図13)に示した構成は、色合成光学系
を構成するダイクロイックミラー13,14、全反射ミ
ラー12がいずれもプレート状であるため、色合成光学
系が軽量、かつ低コストであり、しかもダイクロイック
ミラー13,14の光学特性が色再現、色利用効率とい
う観点で比較的良好であるという長所を有する。
を構成するダイクロイックミラー13,14、全反射ミ
ラー12がいずれもプレート状であるため、色合成光学
系が軽量、かつ低コストであり、しかもダイクロイック
ミラー13,14の光学特性が色再現、色利用効率とい
う観点で比較的良好であるという長所を有する。
【0011】しかし、セット全体に衝撃が加えられた場
合、ダイクロイックミラー13,14、全反射ミラー1
2の各反射面が初期状態から機構的にずれ、これによっ
て赤、緑、青の光軸が互いにずれてスクリーン上のコン
バージェンスずれが発生しやすいという課題がある。
合、ダイクロイックミラー13,14、全反射ミラー1
2の各反射面が初期状態から機構的にずれ、これによっ
て赤、緑、青の光軸が互いにずれてスクリーン上のコン
バージェンスずれが発生しやすいという課題がある。
【0012】また、ダイクロイックミラー13,14、
全反射ミラー12はいずれもプレート状であるため、平
面度の精度を良好に保つことが困難である。一般的に、
色合成光学系の反射面に要求される平面度は、理想的な
平面との有効範囲内での最大のずれ量が、入射する光の
波長をλとすると、2λ以下、望ましくはλ以下が必要
となる。平面度が良好でない場合、コンバージェンスず
れや結像性能の劣化による解像度低下を招く。特に、ダ
イクロイックミラー13,14の場合、基板上に形成さ
れている多層膜の内部応力により、平面度は経時変化が
発生するという問題もあり、上記平面度を実現しようと
すると板厚を厚くする必要がある。但し、板厚を厚くす
ることは非点隔差を増大させ、これも解像度を著しく劣
化させる要因となる。
全反射ミラー12はいずれもプレート状であるため、平
面度の精度を良好に保つことが困難である。一般的に、
色合成光学系の反射面に要求される平面度は、理想的な
平面との有効範囲内での最大のずれ量が、入射する光の
波長をλとすると、2λ以下、望ましくはλ以下が必要
となる。平面度が良好でない場合、コンバージェンスず
れや結像性能の劣化による解像度低下を招く。特に、ダ
イクロイックミラー13,14の場合、基板上に形成さ
れている多層膜の内部応力により、平面度は経時変化が
発生するという問題もあり、上記平面度を実現しようと
すると板厚を厚くする必要がある。但し、板厚を厚くす
ることは非点隔差を増大させ、これも解像度を著しく劣
化させる要因となる。
【0013】さらに、(図13)の構成は、ライトバル
ブ9,10,11から投写レンズ15までの空間が長
く、投写レンズ15は長いバックフーカスを有する必要
がある。この場合、投写レンズ15の特にライトバルブ
9,10,11側の外径が大きく、投写レンズ15の全
長も長くなり、投写レンズのコストアップにつながる。
ブ9,10,11から投写レンズ15までの空間が長
く、投写レンズ15は長いバックフーカスを有する必要
がある。この場合、投写レンズ15の特にライトバルブ
9,10,11側の外径が大きく、投写レンズ15の全
長も長くなり、投写レンズのコストアップにつながる。
【0014】そこで、(図14(a)〜(c))に示した構
成のように、色合成光学系をプリズムを用いた構成にす
れば、反射面の角度精度、位置精度はプリズムの加工精
度のみに依存し、セット組立後の衝撃等によるコンバー
ジェンスずれはほとんど発生しない。また、プリズムは
十分な厚さを有しているため、各反射面の要求される平
面度も比較的容易に実現でき、平面度の経時変化もほと
んどない。非点隔差も屈折率の等しいプリズムでダイク
ロイックミラー面が狭持されているため発生しない。従
って、コンバージェンスずれのない、高解像度の投写画
像を容易に実現できる。
成のように、色合成光学系をプリズムを用いた構成にす
れば、反射面の角度精度、位置精度はプリズムの加工精
度のみに依存し、セット組立後の衝撃等によるコンバー
ジェンスずれはほとんど発生しない。また、プリズムは
十分な厚さを有しているため、各反射面の要求される平
面度も比較的容易に実現でき、平面度の経時変化もほと
んどない。非点隔差も屈折率の等しいプリズムでダイク
ロイックミラー面が狭持されているため発生しない。従
って、コンバージェンスずれのない、高解像度の投写画
像を容易に実現できる。
【0015】さらに、ライトバルブから投写レンズまで
の空間は、空気より屈折率の高い光学ガラスなどの材料
で占められているため、空気換算光路長が(図13)の
構成に比べて短くすることができ、投写レンズをコンパ
クトに構成できる。
の空間は、空気より屈折率の高い光学ガラスなどの材料
で占められているため、空気換算光路長が(図13)の
構成に比べて短くすることができ、投写レンズをコンパ
クトに構成できる。
【0016】このように、色合成光学系をプリズムによ
る構成とすることで、(図13)の構成で発生する上記
課題を解決できる。
る構成とすることで、(図13)の構成で発生する上記
課題を解決できる。
【0017】しかし、(図14(a)〜(c))に示した構
成は、いずれも色合成光学系のダイクロイックミラー面
に入射する光の基準入射角が45゜であり、これがダイ
クロイックプリズムである場合、プレート状のダイクロ
イックミラーに比べて色再現性、色利用効率の点で不利
となる。
成は、いずれも色合成光学系のダイクロイックミラー面
に入射する光の基準入射角が45゜であり、これがダイ
クロイックプリズムである場合、プレート状のダイクロ
イックミラーに比べて色再現性、色利用効率の点で不利
となる。
【0018】一例として、(図14(a))に示した構成
の色合成プリズム36のダイクロイックミラーの分光透
過率を(図15(a),(b)、図16(a),(b))に示
す。グラフの縦軸は透過率、横軸は波長を表している。
(図15(a)、図16(a))は、X字状に配置されてい
る2つのダイクロイックミラー面の一方の分光透過率
(赤反射青緑透過)を表し、(図15(b)、図16
(b))は、もう一方の分光透過率(青反射緑赤反射)を
表している。また、(図15(a),(b))は、基準入射
角45゜におけるS偏光、P偏光、及び自然光の分光透
過率、(図16(a),(b))自然光の基準入射角45゜
の場合と、基準入射角から空気換算中で±5゜ずれた場
合の分光透過率を表している。
の色合成プリズム36のダイクロイックミラーの分光透
過率を(図15(a),(b)、図16(a),(b))に示
す。グラフの縦軸は透過率、横軸は波長を表している。
(図15(a)、図16(a))は、X字状に配置されてい
る2つのダイクロイックミラー面の一方の分光透過率
(赤反射青緑透過)を表し、(図15(b)、図16
(b))は、もう一方の分光透過率(青反射緑赤反射)を
表している。また、(図15(a),(b))は、基準入射
角45゜におけるS偏光、P偏光、及び自然光の分光透
過率、(図16(a),(b))自然光の基準入射角45゜
の場合と、基準入射角から空気換算中で±5゜ずれた場
合の分光透過率を表している。
【0019】まず、(図15(a),(b))からわかるよ
うに、いずれの分光特性もS偏光とP偏光の50%透過
率波長(以下、半値波長)の分離幅が非常に大きい。色
分離、または色合成をする場合、反射波長帯域と透過波
長帯域の間の分光曲線ができるだけシャープであること
が色再現と色利用効率を両立するために有利となる。従
って、(図15(a),(b))に示す分光特性の場合、直
線偏光のみを利用する方式では、S偏光の分光特性を用
いればよいが、特に自然光を用いた投写型表示装置の場
合、1つの指標として透過率が90%と10%となる波
長幅をみると、いずれも60nm以上もあり、このまま
では色再現性の良好な、しかも色利用効率の高い性能を
実現することは困難となる。
うに、いずれの分光特性もS偏光とP偏光の50%透過
率波長(以下、半値波長)の分離幅が非常に大きい。色
分離、または色合成をする場合、反射波長帯域と透過波
長帯域の間の分光曲線ができるだけシャープであること
が色再現と色利用効率を両立するために有利となる。従
って、(図15(a),(b))に示す分光特性の場合、直
線偏光のみを利用する方式では、S偏光の分光特性を用
いればよいが、特に自然光を用いた投写型表示装置の場
合、1つの指標として透過率が90%と10%となる波
長幅をみると、いずれも60nm以上もあり、このまま
では色再現性の良好な、しかも色利用効率の高い性能を
実現することは困難となる。
【0020】次に、(図16(a),(b))からわかるよ
うに、いずれも入射角依存性が大きく、これは投写画像
の色むらの原因となる。ダイクロイックプリズムの場
合、プレート状のダイクロイックミラーと同等の入射角
依存性とするためには少なくと基準入射角を35゜以
下、望ましくは30゜以下にする必要があり、(図14
(a)〜(c))に示した構成はいずれも45゜であるた
め、投写画像の色利用効率を維持しながら投写画像の色
むらを除去することは困難となる。
うに、いずれも入射角依存性が大きく、これは投写画像
の色むらの原因となる。ダイクロイックプリズムの場
合、プレート状のダイクロイックミラーと同等の入射角
依存性とするためには少なくと基準入射角を35゜以
下、望ましくは30゜以下にする必要があり、(図14
(a)〜(c))に示した構成はいずれも45゜であるた
め、投写画像の色利用効率を維持しながら投写画像の色
むらを除去することは困難となる。
【0021】以上のような、(図13)に示した構成の
課題と、(14(a)〜(c))に示した構成の課題を解決
する手段として、(図17)に示す構成が例えば特開昭
63−311892号公報に開示されている。光源81
から出力する光は、レンズ82を経てダイクロイックミ
ラー83,84、ミラー85,86,87で構成される
色分解光学系で3原色光に分解される。3原色光は、そ
れぞれ対応する集光レンズ88,89,90、液晶パネ
ル91,92,93を透過した後、色合成プリズム94
で1つに合成され、投写レンズ95によって拡大投写さ
れる。色合成プリズム94として、特公昭38−237
24号公報に開示されている空気層を有する3つプリズ
ムの組み合わせで構成されたタイプを用いている。この
タイプのプリズムをにすれば、V字状に配置された2つ
のダイクロイックミラー面に入射する光の角度を45゜
よりも小さくできるので、(図14(a)〜(c))に示し
た構成の分光特性の課題を解決でき、またプリズムであ
るため、(図13)に示したような、プレート状のダイ
クロイックミラーを用いることによる投写画像の画質劣
化も低減できる。
課題と、(14(a)〜(c))に示した構成の課題を解決
する手段として、(図17)に示す構成が例えば特開昭
63−311892号公報に開示されている。光源81
から出力する光は、レンズ82を経てダイクロイックミ
ラー83,84、ミラー85,86,87で構成される
色分解光学系で3原色光に分解される。3原色光は、そ
れぞれ対応する集光レンズ88,89,90、液晶パネ
ル91,92,93を透過した後、色合成プリズム94
で1つに合成され、投写レンズ95によって拡大投写さ
れる。色合成プリズム94として、特公昭38−237
24号公報に開示されている空気層を有する3つプリズ
ムの組み合わせで構成されたタイプを用いている。この
タイプのプリズムをにすれば、V字状に配置された2つ
のダイクロイックミラー面に入射する光の角度を45゜
よりも小さくできるので、(図14(a)〜(c))に示し
た構成の分光特性の課題を解決でき、またプリズムであ
るため、(図13)に示したような、プレート状のダイ
クロイックミラーを用いることによる投写画像の画質劣
化も低減できる。
【0022】しかし、(図17)に示す構成の場合、空
気層を十分薄く、しかも十分均一(空気層の両側のプリ
ズム界面の平行度を高精度に)に調整することがプリズ
ムの組立上、大幅なコストアップにつながる。空気層が
厚い場合、発生する非点隔差が投写画像の解像度を劣化
させ、また空気層が十分均一でない場合もプリズムの光
入射面と光出射面の平行度低下が投写画像の解像度劣化
の原因となる。
気層を十分薄く、しかも十分均一(空気層の両側のプリ
ズム界面の平行度を高精度に)に調整することがプリズ
ムの組立上、大幅なコストアップにつながる。空気層が
厚い場合、発生する非点隔差が投写画像の解像度を劣化
させ、また空気層が十分均一でない場合もプリズムの光
入射面と光出射面の平行度低下が投写画像の解像度劣化
の原因となる。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題を鑑
みてなされたものであり、高輝度、高画質の液晶投写型
表示装置を提供するものである。
みてなされたものであり、高輝度、高画質の液晶投写型
表示装置を提供するものである。
【0024】本発明の投写型表示装置は、3原色の色成
分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段の放射
光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3つの原色
光が入射し、原色光を変調して光学像を形成する3つの
画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出力光を1
つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成された光
を投写する投写手段とを具備し、色合成手段は、2つの
接合面を有する3つのプリズム部材からなり、2つの接
合面には、それぞれ投写手段側から順に第1のダイクロ
イックミラーと第2のダイクロイックミラーが形成さ
れ、前記第1のダイクロイックミラーに入射する光の角
度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダイクロ
イックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以上35
゜以下であることを特徴とするものである。
分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段の放射
光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3つの原色
光が入射し、原色光を変調して光学像を形成する3つの
画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出力光を1
つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成された光
を投写する投写手段とを具備し、色合成手段は、2つの
接合面を有する3つのプリズム部材からなり、2つの接
合面には、それぞれ投写手段側から順に第1のダイクロ
イックミラーと第2のダイクロイックミラーが形成さ
れ、前記第1のダイクロイックミラーに入射する光の角
度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダイクロ
イックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以上35
゜以下であることを特徴とするものである。
【0025】また、本発明の投写型表示装置は、3原色
の色成分を含む自然光を放射する光発生手段と、光発生
手段の放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、
3つの原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成
する3つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの
出力光を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合
成された光を投写する投写手段とを具備し、色合成手段
は、2つの接合面を有する3つのプリズム部材からな
り、2つの接合面には、それぞれ投写手段側から順に第
1のダイクロイックミラーと第2のダイクロイックミラ
ーが形成され、第1のダイクロイックミラーに入射する
光の角度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダ
イクロイックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以
上35゜以下であり、かつ投写レンズから出力される光
は自然光であるものである。
の色成分を含む自然光を放射する光発生手段と、光発生
手段の放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、
3つの原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成
する3つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの
出力光を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合
成された光を投写する投写手段とを具備し、色合成手段
は、2つの接合面を有する3つのプリズム部材からな
り、2つの接合面には、それぞれ投写手段側から順に第
1のダイクロイックミラーと第2のダイクロイックミラ
ーが形成され、第1のダイクロイックミラーに入射する
光の角度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダ
イクロイックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以
上35゜以下であり、かつ投写レンズから出力される光
は自然光であるものである。
【0026】本発明の他の投写型表示装置は、3原色の
色成分を含む自然光を放射する光発生手段と、光発生手
段の放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3
つの原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成す
る3つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出
力光を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成
された光を投写する投写手段とを具備し、色合成手段
は、2つの接合面を有する3つのプリズム部材からな
り、2つの接合面には、それぞれ投写手段側から順に第
1のダイクロイックミラーと第2のダイクロイックミラ
ーが形成され、第1のダイクロイックミラーに入射する
光の角度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダ
イクロイックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以
上35゜以下であり、3つの画像形成手段は、色合成手
段の光入射面にそれぞれ光学的に結合されるように固着
され、かつ投写レンズから出力される光は自然光である
ものである。
色成分を含む自然光を放射する光発生手段と、光発生手
段の放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3
つの原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成す
る3つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出
力光を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成
された光を投写する投写手段とを具備し、色合成手段
は、2つの接合面を有する3つのプリズム部材からな
り、2つの接合面には、それぞれ投写手段側から順に第
1のダイクロイックミラーと第2のダイクロイックミラ
ーが形成され、第1のダイクロイックミラーに入射する
光の角度θ1は20゜以上40゜以下であり、第2のダ
イクロイックミラーに入射する光の角度θ2は25゜以
上35゜以下であり、3つの画像形成手段は、色合成手
段の光入射面にそれぞれ光学的に結合されるように固着
され、かつ投写レンズから出力される光は自然光である
ものである。
【0027】本発明の他の投写型表示装置は、3原色の
色成分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段の
放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3つの
原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成する3
つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出力光
を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成され
た光を投写する投写手段とを具備し、色分解手段と、色
合成手段は、それぞれ、入射する光の角度θ1が20゜
以上40゜以下である第1のダイクロイックミラーと、
入射する光の角度θ2が25゜以上35゜以下である第
2のダイクロイックミラーの、少なくとも2つのダイク
ロイックミラーを有するプリズム体であり、3つの原色
光は、光発生手段から投写手段までの光路長が互いに略
等しくなるように構成されているものである。
色成分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段の
放射光を3つの原色光に分解する色分離手段と、3つの
原色光が入射し、原色光を変調して光学像を形成する3
つの画像形成手段と、3つの画像形成手段からの出力光
を1つに合成する色合成手段と、色合成手段で合成され
た光を投写する投写手段とを具備し、色分解手段と、色
合成手段は、それぞれ、入射する光の角度θ1が20゜
以上40゜以下である第1のダイクロイックミラーと、
入射する光の角度θ2が25゜以上35゜以下である第
2のダイクロイックミラーの、少なくとも2つのダイク
ロイックミラーを有するプリズム体であり、3つの原色
光は、光発生手段から投写手段までの光路長が互いに略
等しくなるように構成されているものである。
【0028】本発明の他の投写型表示装置は、3原色の
色成分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段か
らの放射光を3つの原色光に分解し、再び合成する色分
解合成手段と、入射する3つの原色光をそれぞれ変調し
て、光学像を形成する3つの反射型画像形成手段と、色
分解合成手段により1つに合成された出力光を投写する
投写手段とを具備し、色分解合成手段は、入射する光の
角度θ1が20゜以上40゜以下である第1のダイクロ
イックミラーと、入射する光の角度θ2が25゜以上3
5゜以下である第2のダイクロイックミラーの、少なく
とも2つのダイクロイックミラー面を有するプリズム体
であり、3つの原色光は、光発生手段から投写手段まで
の光路長が互いに略等しくなるように構成されているも
のである。
色成分を含む光を放射する光発生手段と、光発生手段か
らの放射光を3つの原色光に分解し、再び合成する色分
解合成手段と、入射する3つの原色光をそれぞれ変調し
て、光学像を形成する3つの反射型画像形成手段と、色
分解合成手段により1つに合成された出力光を投写する
投写手段とを具備し、色分解合成手段は、入射する光の
角度θ1が20゜以上40゜以下である第1のダイクロ
イックミラーと、入射する光の角度θ2が25゜以上3
5゜以下である第2のダイクロイックミラーの、少なく
とも2つのダイクロイックミラー面を有するプリズム体
であり、3つの原色光は、光発生手段から投写手段まで
の光路長が互いに略等しくなるように構成されているも
のである。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、(図1)から(図12)を用いて説明する。
て、(図1)から(図12)を用いて説明する。
【0030】(実施の形態1)(図1)は、本発明の投
写型表示装置の構成一例を示したもので、101は光発
生手段としての光源、104,105はダイクロイック
ミラー、103,106,107,108は全反射ミラ
ー、114,115,116は画像形成手段としての液
晶パネル、117は色合成手段としての3色合成プリズ
ム、118は投写手段としての投写レンズであり、ダイ
クロイックミラー103,105と、全反射ミラー10
6,107,108は、色分解手段としての色分解光学
系を構成する。
写型表示装置の構成一例を示したもので、101は光発
生手段としての光源、104,105はダイクロイック
ミラー、103,106,107,108は全反射ミラ
ー、114,115,116は画像形成手段としての液
晶パネル、117は色合成手段としての3色合成プリズ
ム、118は投写手段としての投写レンズであり、ダイ
クロイックミラー103,105と、全反射ミラー10
6,107,108は、色分解手段としての色分解光学
系を構成する。
【0031】光源101は、メタルハライドランプなど
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
【0032】光源101から出力された赤、緑、青の3
原色光を含む自然光は、紫外線を反射し、可視光を透過
する紫外線カットフィルタ、全反射ミラー103を経
て、ダイクロイックミラー104に44゜の角度で入射
する。ダイクロイックミラー104によって青色光は反
射され、緑色光、赤色光は透過してダイクロイックミラ
ー105に38゜の角度で入射する。ダイクロイックミ
ラー105によって赤色光は反射され緑色光は透過す
る。このように白色光は、2つのダイクロイックミラー
104,105で3つの原色光に分解される。分解され
た、青、赤、緑の光はそれぞれ、青色光が全反射ミラー
106を経て、フィールドレンズ111に、赤色光はフ
ィールドレンズ112に、リレーレンズ109、緑色光
は全反射ミラー107、リレーレンズ110、全反射ミ
ラー108を経て、フィールドレンズ113に入射す
る。さらに、3つの原色光は、それぞれ対応するフィー
ルドレンズ111,112,113、液晶パネル11
4,115,116を透過した後、3色合成プリズム1
17に入射する。3色合成プリズム117は、3つの原
色光を1つに合成し、合成された光は投写レンズ118
に入射する。液晶パネル114,115,116で変調
された光の中で、散乱する光はそのほとんどが光学系の
有効部外に入射して遮蔽され、直進する光は投写レンズ
118を透過してスクリーン(図示せず)に到達する。
このようにして、液晶パネル114,115,116上
に散乱特性の変化として形成された光学像は、投写レン
ズ118によってスクリーン上に拡大投写される。
原色光を含む自然光は、紫外線を反射し、可視光を透過
する紫外線カットフィルタ、全反射ミラー103を経
て、ダイクロイックミラー104に44゜の角度で入射
する。ダイクロイックミラー104によって青色光は反
射され、緑色光、赤色光は透過してダイクロイックミラ
ー105に38゜の角度で入射する。ダイクロイックミ
ラー105によって赤色光は反射され緑色光は透過す
る。このように白色光は、2つのダイクロイックミラー
104,105で3つの原色光に分解される。分解され
た、青、赤、緑の光はそれぞれ、青色光が全反射ミラー
106を経て、フィールドレンズ111に、赤色光はフ
ィールドレンズ112に、リレーレンズ109、緑色光
は全反射ミラー107、リレーレンズ110、全反射ミ
ラー108を経て、フィールドレンズ113に入射す
る。さらに、3つの原色光は、それぞれ対応するフィー
ルドレンズ111,112,113、液晶パネル11
4,115,116を透過した後、3色合成プリズム1
17に入射する。3色合成プリズム117は、3つの原
色光を1つに合成し、合成された光は投写レンズ118
に入射する。液晶パネル114,115,116で変調
された光の中で、散乱する光はそのほとんどが光学系の
有効部外に入射して遮蔽され、直進する光は投写レンズ
118を透過してスクリーン(図示せず)に到達する。
このようにして、液晶パネル114,115,116上
に散乱特性の変化として形成された光学像は、投写レン
ズ118によってスクリーン上に拡大投写される。
【0033】光源101から液晶パネル114,11
5,116までの照明光路長距離は、青色光と赤色光と
を等しくなるように設定している。
5,116までの照明光路長距離は、青色光と赤色光と
を等しくなるように設定している。
【0034】緑色光の照明光路長は、青色光、赤色光の
照明光路長とが異なるため、スクリーン上の照度分布が
3色とも等光路長である場合と等価的に略等しくなるよ
うに、緑色光の光路中にリレーレンズ107,108を
補助的に配置している。
照明光路長とが異なるため、スクリーン上の照度分布が
3色とも等光路長である場合と等価的に略等しくなるよ
うに、緑色光の光路中にリレーレンズ107,108を
補助的に配置している。
【0035】フィールドレンズ111,112,113
は、照明光を効率よく利用するため、投写レンズの入射
瞳に照明光が集光する様に配置されている。
は、照明光を効率よく利用するため、投写レンズの入射
瞳に照明光が集光する様に配置されている。
【0036】液晶パネル114,115,116は、液
晶として、映像信号に応じた光散乱特性の変化によって
光学像を形成する高分子分散液晶(以下、PD液晶と呼
ぶ)を用いている。PD液晶を用いた場合、自然光を利
用できるので、旋光性の変化によって光学像を形成する
ために一方の直線偏光のみを利用し、しかも偏光子、検
光子としての偏光板が不可欠なツイストネマティック液
晶(TN液晶)に比べて、飛躍的に高輝度な投写画像を
表示できる。従って、(図1)に示した投写型表示装置
は、投写レンズ118から自然光が出射する。
晶として、映像信号に応じた光散乱特性の変化によって
光学像を形成する高分子分散液晶(以下、PD液晶と呼
ぶ)を用いている。PD液晶を用いた場合、自然光を利
用できるので、旋光性の変化によって光学像を形成する
ために一方の直線偏光のみを利用し、しかも偏光子、検
光子としての偏光板が不可欠なツイストネマティック液
晶(TN液晶)に比べて、飛躍的に高輝度な投写画像を
表示できる。従って、(図1)に示した投写型表示装置
は、投写レンズ118から自然光が出射する。
【0037】ここでPD液晶パネルの動作について(図
2(a),(b))を用いて簡単に説明する。
2(a),(b))を用いて簡単に説明する。
【0038】ポリマー125中には水滴状の液晶(以
後、水滴状液晶124と呼ぶ)が分散されている。画素
電極122にはTFT(図示せず)等が接続され、TF
Tのオン、オフにより画素電極122に電圧が印加され
て、画素電極122上の液晶配向方向を可変させて光を
変調する。(図2(a))に示すように電圧を印加してい
ない状態では、それぞれの水滴状液晶124は不規則な
方向に配向している。この状態ではポリマー125と水
滴状液晶124とに屈折率差が生じ、入射光は散乱す
る。
後、水滴状液晶124と呼ぶ)が分散されている。画素
電極122にはTFT(図示せず)等が接続され、TF
Tのオン、オフにより画素電極122に電圧が印加され
て、画素電極122上の液晶配向方向を可変させて光を
変調する。(図2(a))に示すように電圧を印加してい
ない状態では、それぞれの水滴状液晶124は不規則な
方向に配向している。この状態ではポリマー125と水
滴状液晶124とに屈折率差が生じ、入射光は散乱す
る。
【0039】ここで(図2(b))に示すように、対向電
極123と画素電極122間に電圧を印加すると液晶分
子の方向がそろう。液晶分子が一定方向に配向したとき
の屈折率をあらかじめポリマー125の屈折率と合わせ
ておくと、入射光は散乱せずに直進する。
極123と画素電極122間に電圧を印加すると液晶分
子の方向がそろう。液晶分子が一定方向に配向したとき
の屈折率をあらかじめポリマー125の屈折率と合わせ
ておくと、入射光は散乱せずに直進する。
【0040】ここで、PD液晶パネルの製造方法につい
て説明しておく。ポリマー125として、光硬化樹脂、
特に紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂(以後、UV
樹脂)が通常用いられる。アレイ基板121と対向基板
126とは一定の間隔をあけて保持される。保持手段と
しては微細なビーズが用いられることが多い。なお、P
D液晶パネルには基本的には配向膜の形成は必要ない。
アレイ基板121と対向基板126間に未硬化のUV樹
脂成分と液晶成分とを混合させた溶液(以後、混合溶液
と呼ぶ)を注入する。次に紫外線光を混合溶液に照射す
る。すると混合溶液のUV樹脂は硬化し、樹脂成分と液
晶成分とが相分離する。液晶が少ない場合は(図2)に
示すように水滴液晶124となり、液晶が多い場合は、
水滴状液晶124は連続状につながる。
て説明しておく。ポリマー125として、光硬化樹脂、
特に紫外線により硬化する紫外線硬化樹脂(以後、UV
樹脂)が通常用いられる。アレイ基板121と対向基板
126とは一定の間隔をあけて保持される。保持手段と
しては微細なビーズが用いられることが多い。なお、P
D液晶パネルには基本的には配向膜の形成は必要ない。
アレイ基板121と対向基板126間に未硬化のUV樹
脂成分と液晶成分とを混合させた溶液(以後、混合溶液
と呼ぶ)を注入する。次に紫外線光を混合溶液に照射す
る。すると混合溶液のUV樹脂は硬化し、樹脂成分と液
晶成分とが相分離する。液晶が少ない場合は(図2)に
示すように水滴液晶124となり、液晶が多い場合は、
水滴状液晶124は連続状につながる。
【0041】次に、(図1)に示した構成の中で、3色
合成プリズム117について、(図3)を用いて説明す
る。
合成プリズム117について、(図3)を用いて説明す
る。
【0042】3色合成プリズム117は、(図1)中の
投写レンズ118側から順に、第1のプリズム131、
第2のプリズム132、第3のプリズム133の3つの
プリズムが接合して構成されている。3つのプリズムは
光学ガラスを研磨したものであり、それぞれの屈折率は
互いに等しいものを用いている。それぞれの接合面に
は、第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135が形成されている。
投写レンズ118側から順に、第1のプリズム131、
第2のプリズム132、第3のプリズム133の3つの
プリズムが接合して構成されている。3つのプリズムは
光学ガラスを研磨したものであり、それぞれの屈折率は
互いに等しいものを用いている。それぞれの接合面に
は、第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135が形成されている。
【0043】入射面136に入射する緑色光は、出射面
139で一度全反射され、第1のダイクロイックミラー
134に入射角θ1で入射し、再び反射されて出射面1
39より出射する。入射面137に入射する青色光は、
第2のダイクロイックミラー135に入射角θ2で入射
後反射され、第1のダイクロイックミラー134を透過
して出射面139より出射する。入射面138に入射す
る赤色光は、第2のダイクロイックミラー135、第1
のダイクロイックミラー134を順次透過して出射面1
39より出射する。
139で一度全反射され、第1のダイクロイックミラー
134に入射角θ1で入射し、再び反射されて出射面1
39より出射する。入射面137に入射する青色光は、
第2のダイクロイックミラー135に入射角θ2で入射
後反射され、第1のダイクロイックミラー134を透過
して出射面139より出射する。入射面138に入射す
る赤色光は、第2のダイクロイックミラー135、第1
のダイクロイックミラー134を順次透過して出射面1
39より出射する。
【0044】ここで、入射角θ1と入射角θ2は、(図
3)に示すプリズム構成とすることでいずれも45゜よ
りも小さく設定でき、良好な分光特性が得られる。ま
た、3色合成プリズム117全体としてもコンパクトに
構成できる。
3)に示すプリズム構成とすることでいずれも45゜よ
りも小さく設定でき、良好な分光特性が得られる。ま
た、3色合成プリズム117全体としてもコンパクトに
構成できる。
【0045】設定する入射角の範囲としては、入射角θ
1が20゜以上40゜以下、入射角θ2が25゜以上35
゜以下が望ましい。
1が20゜以上40゜以下、入射角θ2が25゜以上35
゜以下が望ましい。
【0046】入射角θ1が20゜以下の場合は、第1の
プリズム131が光軸140と垂直な方向に極端に長く
なり、色合成プリズム117、及び(図1)に示した投
写型表示装置をコンパクトに構成できない。また、入射
角θ1が40゜以上の場合は、基準入射角が45゜のダ
イクロイックプリズムの分光特性に近くなり、前述した
S偏光とP偏光に半値波長の分離幅と、入射角依存性に
起因する問題が発生する。
プリズム131が光軸140と垂直な方向に極端に長く
なり、色合成プリズム117、及び(図1)に示した投
写型表示装置をコンパクトに構成できない。また、入射
角θ1が40゜以上の場合は、基準入射角が45゜のダ
イクロイックプリズムの分光特性に近くなり、前述した
S偏光とP偏光に半値波長の分離幅と、入射角依存性に
起因する問題が発生する。
【0047】また、入射角θ2が25゜以下の場合は、
入射角θ1が40゜以上となる場合があり、入射角θ2が
35゜以上の場合は、入射角θ1が20゜以上となる場
合がある。
入射角θ1が40゜以上となる場合があり、入射角θ2が
35゜以上の場合は、入射角θ1が20゜以上となる場
合がある。
【0048】さらに、好ましくは、入射角θ1が20゜
以上30゜以下、入射角θ2が25゜以上30゜以下で
あれば、分光特性、コンパクト性ともにより良好な結果
が得られる。
以上30゜以下、入射角θ2が25゜以上30゜以下で
あれば、分光特性、コンパクト性ともにより良好な結果
が得られる。
【0049】第2のプリズム132と第3のプリズム1
33は、同一形状にするとよい。こうすることで、プリ
ズム加工上、第2のプリズム132と第3のプリズム1
33は同じ加工治具で生産でき、低コスト化に有利であ
る。
33は、同一形状にするとよい。こうすることで、プリ
ズム加工上、第2のプリズム132と第3のプリズム1
33は同じ加工治具で生産でき、低コスト化に有利であ
る。
【0050】その場合、入射角θ1と入射角θ2との関係
は、以下の式で表すことができる。
は、以下の式で表すことができる。
【0051】
【数6】
【0052】従って、数式(6)を満たす条件で、かつ
上記角度範囲内で入射角θ1と入射角θ2の基準入射角を
決定すれば良い。(図1)、(図3)に示した本実施の
形態例においては、基準入射角をそれぞれ入射角θ1が
26゜、入射角θ2が32゜となるように設定してい
る。
上記角度範囲内で入射角θ1と入射角θ2の基準入射角を
決定すれば良い。(図1)、(図3)に示した本実施の
形態例においては、基準入射角をそれぞれ入射角θ1が
26゜、入射角θ2が32゜となるように設定してい
る。
【0053】(図4(a),(b))、(図5(a),(b))
に、第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135の分光透過率特性を示す。(図4
(a))、(図5(a))は第1のダイクロイックミラー1
34の分光透過率、(図4(b))、(図5(b))は第2
のダイクロイックミラー135の分光透過率を表し、
(図4(a),(b))はS偏光、P偏光、自然光のそれぞ
れの分光透過率、(図5(a),(b))は自然光の分光透
過率の入射角依存性を表している。
に、第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135の分光透過率特性を示す。(図4
(a))、(図5(a))は第1のダイクロイックミラー1
34の分光透過率、(図4(b))、(図5(b))は第2
のダイクロイックミラー135の分光透過率を表し、
(図4(a),(b))はS偏光、P偏光、自然光のそれぞ
れの分光透過率、(図5(a),(b))は自然光の分光透
過率の入射角依存性を表している。
【0054】第1のダイクロイックミラーは緑反射なの
で、半値波長は2つ存在し、短波長側の半値波長を49
5nm、長波長側の半値波長を585nmとしている。
また、青反射である第2のダイクロイックミラー135
は、半値波長を540nmとしている。
で、半値波長は2つ存在し、短波長側の半値波長を49
5nm、長波長側の半値波長を585nmとしている。
また、青反射である第2のダイクロイックミラー135
は、半値波長を540nmとしている。
【0055】まず、(図4(a),(b))に示すグラフか
らわかるように、(図15(a),(b))に示した分光特
性に比べて基準入射角が小さいので、第1のダイクロイ
ックミラー134、第2のダイクロイックミラー135
ともにS偏光、P偏光の半値波長での波長分離幅が小さ
くなり、自然光を用いた場合の反射波長帯域が良好に確
保できている。従って、3色合成プリズム117から出
射する光は、自然光の場合でも色再現性が良好で、しか
も色利用効率も良好な投写画像を表示できる。
らわかるように、(図15(a),(b))に示した分光特
性に比べて基準入射角が小さいので、第1のダイクロイ
ックミラー134、第2のダイクロイックミラー135
ともにS偏光、P偏光の半値波長での波長分離幅が小さ
くなり、自然光を用いた場合の反射波長帯域が良好に確
保できている。従って、3色合成プリズム117から出
射する光は、自然光の場合でも色再現性が良好で、しか
も色利用効率も良好な投写画像を表示できる。
【0056】特に、ダイクロイックミラー134は、基
準入射角が26゜と、ダイクロイックミラー135の3
2゜よりもさらに小さいので、S偏光、P偏光の半値波
長での波長分離幅はより抑制できる。即ち、第1のダイ
クロイックミラー134を緑反射とすれば、第2のダイ
クロイックミラー135には緑色光が入射しないので、
第2のダイクロイックミラー135の半値波長を赤と青
の中間の波長(540nm前後)に設定すれば、第2の
ダイクロイックミラー135は、第1のダイクロイック
ミラー134より基準入射角が大きくても、これによる
S偏光、P偏光の半値波長分離幅増大や入射角依存性に
よる影響は実用上無視できるレベルとなる。また、こう
することで、第2のダイクロイックミラー135の半値
波長公差も、第1のダイクロイックミラーより広く設定
でき、歩留まりの点でも有利である。
準入射角が26゜と、ダイクロイックミラー135の3
2゜よりもさらに小さいので、S偏光、P偏光の半値波
長での波長分離幅はより抑制できる。即ち、第1のダイ
クロイックミラー134を緑反射とすれば、第2のダイ
クロイックミラー135には緑色光が入射しないので、
第2のダイクロイックミラー135の半値波長を赤と青
の中間の波長(540nm前後)に設定すれば、第2の
ダイクロイックミラー135は、第1のダイクロイック
ミラー134より基準入射角が大きくても、これによる
S偏光、P偏光の半値波長分離幅増大や入射角依存性に
よる影響は実用上無視できるレベルとなる。また、こう
することで、第2のダイクロイックミラー135の半値
波長公差も、第1のダイクロイックミラーより広く設定
でき、歩留まりの点でも有利である。
【0057】次に、(図5(a),(b))に示すグラフか
らわかるように、(図16(a),(b))に示した分光特
性に比べて第1のダイクロイックミラー134、第2の
ダイクロイックミラー135ともに、入射角依存性が低
減されている。従って、(図14(a),(b))の構成よ
り色むらの少ない投写画像を表示できる。
らわかるように、(図16(a),(b))に示した分光特
性に比べて第1のダイクロイックミラー134、第2の
ダイクロイックミラー135ともに、入射角依存性が低
減されている。従って、(図14(a),(b))の構成よ
り色むらの少ない投写画像を表示できる。
【0058】さらに、(図3)に示した3色合成プリズ
ム117は、(図17)に示した構成の色合成プリズム
94のように空気層を有していないので、空気層がある
場合に発生する可能性のある解像度劣化は起こらない。
従って、空気層の組立精度が要求される(図17)の色
合成プリズム94より、プリズムの組立が容易で生産
性、コストの点で有利でとなる。
ム117は、(図17)に示した構成の色合成プリズム
94のように空気層を有していないので、空気層がある
場合に発生する可能性のある解像度劣化は起こらない。
従って、空気層の組立精度が要求される(図17)の色
合成プリズム94より、プリズムの組立が容易で生産
性、コストの点で有利でとなる。
【0059】ここで、(図1)に示した構成の色分解光
学系を構成するダイクロイックミラー104、ダイクロ
イックミラー105は、それぞれ入射する光の基準入射
角を44゜、38゜とし、いずれも45゜以下としてい
る。こうすることにより、セット全体もコンパクトに構
成できる。しかも、プレート状のダイクロイックミラー
104,105においても基準入射角が小さいほど分光
特性がS偏光、P偏光の半値波長分離幅、入射角依存性
の点でより有利となる。
学系を構成するダイクロイックミラー104、ダイクロ
イックミラー105は、それぞれ入射する光の基準入射
角を44゜、38゜とし、いずれも45゜以下としてい
る。こうすることにより、セット全体もコンパクトに構
成できる。しかも、プレート状のダイクロイックミラー
104,105においても基準入射角が小さいほど分光
特性がS偏光、P偏光の半値波長分離幅、入射角依存性
の点でより有利となる。
【0060】以上のように、本発明の投写型表示装置
は、色合成光学系に(図3)に示した構成の3色合成プ
リズムを用いているので、(図13)に示したプレート
状のダイクロイックミラーを用いた場合に発生するコン
バージェンスずれや解像度劣化、さらには長バーックフ
ォーカス化に伴う投写レンズのコストアップの課題を解
決でき、また、(図14(a)〜(b))に示したダイクロ
イックミラーへの基準入射角が45゜であるダイクロイ
ックプリズムを用いた場合に発生する、ダイクロイック
ミラーの分光特性劣化の課題や、(図17)に示した空
気層を有するダイクロイックプリズムの空気層に起因す
るコスト高、または解像度劣化も同時に解決できる。従
って、本発明の投写型表示装置は、高解像度で色再現、
色利用効率の良好な投写画像を容易に実現できる。
は、色合成光学系に(図3)に示した構成の3色合成プ
リズムを用いているので、(図13)に示したプレート
状のダイクロイックミラーを用いた場合に発生するコン
バージェンスずれや解像度劣化、さらには長バーックフ
ォーカス化に伴う投写レンズのコストアップの課題を解
決でき、また、(図14(a)〜(b))に示したダイクロ
イックミラーへの基準入射角が45゜であるダイクロイ
ックプリズムを用いた場合に発生する、ダイクロイック
ミラーの分光特性劣化の課題や、(図17)に示した空
気層を有するダイクロイックプリズムの空気層に起因す
るコスト高、または解像度劣化も同時に解決できる。従
って、本発明の投写型表示装置は、高解像度で色再現、
色利用効率の良好な投写画像を容易に実現できる。
【0061】なお、(図1)、(図3)に示した構成
は、第1のダイクロイックミラー134を緑反射に、第
2のダイクロイックミラーを青反射とし、それに伴って
色分解光学系を構成するダイクロイックミラー104は
青反射、ダイクロイックミラー105は赤反射としてい
るが、色分解、色合成の各色配置は、他の方式でも良
い。
は、第1のダイクロイックミラー134を緑反射に、第
2のダイクロイックミラーを青反射とし、それに伴って
色分解光学系を構成するダイクロイックミラー104は
青反射、ダイクロイックミラー105は赤反射としてい
るが、色分解、色合成の各色配置は、他の方式でも良
い。
【0062】例えば、第1のダイクロイックミラー13
4を青反射、第2のダイクロイックミラー135を緑反
射とし、色分解光学系のダイクロイックミラー104を
緑反射、ダイクロイックミラー105を赤反射とした場
合の第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135の分光透過率特性を(図6(a),
(b))、(図7(a),(b))に示す。
4を青反射、第2のダイクロイックミラー135を緑反
射とし、色分解光学系のダイクロイックミラー104を
緑反射、ダイクロイックミラー105を赤反射とした場
合の第1のダイクロイックミラー134と第2のダイク
ロイックミラー135の分光透過率特性を(図6(a),
(b))、(図7(a),(b))に示す。
【0063】(図6(a))、(図7(a))は第1のダイ
クロイックミラー134の分光透過率、(図6(b))、
(図7(b))は第2のダイクロイックミラー135の分
光透過率を表し、(図6(a),(b))はS偏光、P偏
光、自然光のそれぞれの分光透過率、(図7(a),
(b))は自然光の分光透過率の入射角依存性を表してい
る。
クロイックミラー134の分光透過率、(図6(b))、
(図7(b))は第2のダイクロイックミラー135の分
光透過率を表し、(図6(a),(b))はS偏光、P偏
光、自然光のそれぞれの分光透過率、(図7(a),
(b))は自然光の分光透過率の入射角依存性を表してい
る。
【0064】青反射である第1のダイクロイックミラー
の半値波長は495nmとし、緑反射である第2のダイ
クロイックミラー135は、半値波長を585nmとし
ている。
の半値波長は495nmとし、緑反射である第2のダイ
クロイックミラー135は、半値波長を585nmとし
ている。
【0065】この場合、2つのダイクロックミラーとも
1色反射で構成しているため、加工上、多層膜の半値波
長制御がしやすいという利点がある。
1色反射で構成しているため、加工上、多層膜の半値波
長制御がしやすいという利点がある。
【0066】この場合も、(図6(a),(b))に示すグ
ラフからわかるように、(図15(a),(b))に示した
分光特性に比べて、第1のダイクロイックミラー13
4、第2のダイクロイックミラー135ともにS偏光、
P偏光の半値波長での波長分離幅が小さくなり、自然光
を用いた場合の反射波長帯域が良好に確保できている。
ラフからわかるように、(図15(a),(b))に示した
分光特性に比べて、第1のダイクロイックミラー13
4、第2のダイクロイックミラー135ともにS偏光、
P偏光の半値波長での波長分離幅が小さくなり、自然光
を用いた場合の反射波長帯域が良好に確保できている。
【0067】また、(図5(a),(b))に示すグラフか
らわかるように、入射角依存性についても同様に(図1
6(a),(b))に示した分光特性に比べて第1のダイク
ロイックミラー134、第2のダイクロイックミラー1
35ともに低減されている。
らわかるように、入射角依存性についても同様に(図1
6(a),(b))に示した分光特性に比べて第1のダイク
ロイックミラー134、第2のダイクロイックミラー1
35ともに低減されている。
【0068】このように、本実施の形態では、(図3)
に示す3色合成プリズムの分光特性例を2つ示したが、
赤、青、緑の3色の配置はさらに他の組み合わせであっ
ても、基準入射角が45゜のプリズムの分光特性に対す
る有利性は確保できる。
に示す3色合成プリズムの分光特性例を2つ示したが、
赤、青、緑の3色の配置はさらに他の組み合わせであっ
ても、基準入射角が45゜のプリズムの分光特性に対す
る有利性は確保できる。
【0069】また、本実施の形態では、第1のダイクロ
イックミラーへの基準入射角を26゜、第2のダイクロ
イックミラーへの基準入射角を32゜にそれぞれ設定し
たが、前述の条件に範囲内であれば、他の基準入射角の
組み合わせでも良い。
イックミラーへの基準入射角を26゜、第2のダイクロ
イックミラーへの基準入射角を32゜にそれぞれ設定し
たが、前述の条件に範囲内であれば、他の基準入射角の
組み合わせでも良い。
【0070】色分解光学系のダイクロイックミラー10
4,105についても、本実施の形態では、基準入射角
をそれぞれ44゜、38゜としているが、45゜以下で
あれば他の基準入射角の組み合わせとしても良い。
4,105についても、本実施の形態では、基準入射角
をそれぞれ44゜、38゜としているが、45゜以下で
あれば他の基準入射角の組み合わせとしても良い。
【0071】3色合成プリズム、色分解光学系の3色の
色配置や、ダイクロイックミラー面への基準入射角につ
いては、以下の実施の形態についても同様のことが言え
る。
色配置や、ダイクロイックミラー面への基準入射角につ
いては、以下の実施の形態についても同様のことが言え
る。
【0072】(実施の形態2)(図8)に示す投写型表
示装置の構成は、液晶パネル114,115,116を
それぞれ3色合成プリズム117の入射面に固着したも
のであり、各構成部品、及び配置角度等は全て(図1)
に示した構成と同一である。
示装置の構成は、液晶パネル114,115,116を
それぞれ3色合成プリズム117の入射面に固着したも
のであり、各構成部品、及び配置角度等は全て(図1)
に示した構成と同一である。
【0073】液晶パネル114,115,116を3色
合成プリズム117の入射面の面と固着することによ
り、空気との界面反射による不要反射光は少なくなりコ
ントラストが向上する。この場合、各液晶パネル11
4,115,116は3色合成プリズム117に光学結
合剤により光学的に結合されている。
合成プリズム117の入射面の面と固着することによ
り、空気との界面反射による不要反射光は少なくなりコ
ントラストが向上する。この場合、各液晶パネル11
4,115,116は3色合成プリズム117に光学結
合剤により光学的に結合されている。
【0074】光学結合剤としては、アクリル系やエポキ
シ系などの透明接着剤、シリコン樹脂を成分をするゲ
ル、エチレングリコールなどの液体などが例示される。
これらの光結合剤は屈折率が表示パネルの基板の屈折率
に近いものが多く実用上充分である。具体的には信越化
学工業(株)製の透明シリコーン樹脂KE1051であ
り、屈折率は1.40である。これは、2種類の液体で
供給されており、2液を混合して室温放置または加熱す
ると、付加重合反応によりゲル状に硬化する。
シ系などの透明接着剤、シリコン樹脂を成分をするゲ
ル、エチレングリコールなどの液体などが例示される。
これらの光結合剤は屈折率が表示パネルの基板の屈折率
に近いものが多く実用上充分である。具体的には信越化
学工業(株)製の透明シリコーン樹脂KE1051であ
り、屈折率は1.40である。これは、2種類の液体で
供給されており、2液を混合して室温放置または加熱す
ると、付加重合反応によりゲル状に硬化する。
【0075】いずれの光学結合剤を用いる場合も、に示
した対向基板と、張り付ける対象物との間に空気層があ
るとそこで画質異常を生じるので、空気層を含まないよ
うにする必要がある。
した対向基板と、張り付ける対象物との間に空気層があ
るとそこで画質異常を生じるので、空気層を含まないよ
うにする必要がある。
【0076】各液晶パネル114,115,116が3
色合成プリズム117に光学結合剤で固着した場合の効
果について、(図2)に示した液晶パネル114,11
5,116の動作原理図を用いて以下に説明する。
色合成プリズム117に光学結合剤で固着した場合の効
果について、(図2)に示した液晶パネル114,11
5,116の動作原理図を用いて以下に説明する。
【0077】各液晶パネル114,115,116が固
着されていない場合、入射光はアレイ基板121側から
入射し、ポリマー124層の水滴状液晶124で散乱す
る。散乱した光の一部は対向基板126の空気との界面
で反射し、再びポリマー125層に入射する。入射した
光は水滴状液晶124で再び散乱(2次散乱と呼ぶ)
し、その散乱した光の一部は対向基板126から出射す
る。出射した光は投写レンズに入射し、スクリーンに投
写される。この、2次散乱による出射光は投写画像のコ
ントラスト性能を著しく劣化させる要因となる。
着されていない場合、入射光はアレイ基板121側から
入射し、ポリマー124層の水滴状液晶124で散乱す
る。散乱した光の一部は対向基板126の空気との界面
で反射し、再びポリマー125層に入射する。入射した
光は水滴状液晶124で再び散乱(2次散乱と呼ぶ)
し、その散乱した光の一部は対向基板126から出射す
る。出射した光は投写レンズに入射し、スクリーンに投
写される。この、2次散乱による出射光は投写画像のコ
ントラスト性能を著しく劣化させる要因となる。
【0078】従って、液晶パネル114,115,11
6を3色合成プリズム117に光結合剤を介して固着す
ることで、液晶パネル114,115,116と3色合
成プリズム117との間に不要反射光が発生する界面を
光学的に除去でき、コントラスト劣化を防ぐことが出来
る。
6を3色合成プリズム117に光結合剤を介して固着す
ることで、液晶パネル114,115,116と3色合
成プリズム117との間に不要反射光が発生する界面を
光学的に除去でき、コントラスト劣化を防ぐことが出来
る。
【0079】また、3色合成プリズム117の無効領域
には光吸収膜が塗布されている。こうすることで、散乱
した光はそのほとんどが光吸収膜に入射して吸収され、
液晶パネル114,115,116に再び戻り、2次散
乱を発生させることはほとんどない。したがって、表示
コントラストはさらに向上し、また、液晶パネル11
4,115,116と3色色合成プリズムとの界面反射
光もなくなるため、乱反射による画素のにじみ、ウィン
ドコントラストの低下もなくなる。
には光吸収膜が塗布されている。こうすることで、散乱
した光はそのほとんどが光吸収膜に入射して吸収され、
液晶パネル114,115,116に再び戻り、2次散
乱を発生させることはほとんどない。したがって、表示
コントラストはさらに向上し、また、液晶パネル11
4,115,116と3色色合成プリズムとの界面反射
光もなくなるため、乱反射による画素のにじみ、ウィン
ドコントラストの低下もなくなる。
【0080】なお、この場合、液晶パネル114,11
5,116が3色合成プリズム117に固着されている
ので、組立調整後に液晶パネル114,115,116
の機構的位置ずれによるコンバージェンスずれの発生も
なくなる。
5,116が3色合成プリズム117に固着されている
ので、組立調整後に液晶パネル114,115,116
の機構的位置ずれによるコンバージェンスずれの発生も
なくなる。
【0081】以上、(図8)に示した構成は、コントラ
スト性能をより向上させるために、(図1)に示した構
成の液晶パネル114,115,116と3色合成プリ
ズム117を固着した場合を示したが、3色合成プリズ
ム117は(図3)に示したものと同一であり、このプ
リズムを色合成光学系に用いた効果は、実施の形態1と
全く同様である。
スト性能をより向上させるために、(図1)に示した構
成の液晶パネル114,115,116と3色合成プリ
ズム117を固着した場合を示したが、3色合成プリズ
ム117は(図3)に示したものと同一であり、このプ
リズムを色合成光学系に用いた効果は、実施の形態1と
全く同様である。
【0082】(実施の形態3)(図9)に示す投写型表
示装置は、色分解光学系も色合成光学系と同様に(図
3)に示した構成のプリズムを用い、赤、青、緑とも照
明光路長を等しくした場合の構成の斜視図である。
示装置は、色分解光学系も色合成光学系と同様に(図
3)に示した構成のプリズムを用い、赤、青、緑とも照
明光路長を等しくした場合の構成の斜視図である。
【0083】141は光発生手段としての光源、143
は3色分解プリズム、153,154,155は画像形
成手段としての液晶パネル、156は色合成手段として
の3色合成プリズム、157は投写手段としての投写レ
ンズである。
は3色分解プリズム、153,154,155は画像形
成手段としての液晶パネル、156は色合成手段として
の3色合成プリズム、157は投写手段としての投写レ
ンズである。
【0084】液晶パネル153,154,155は、映
像信号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成す
る高分子分散液晶を用いたものであり、(図1)に示し
た液晶パネル114,115,116ものと同一であ
る。また、3色分解プリズム143と3色合成プリズム
156も(図1)に示した3色合成プリズム117と同
じものを用いている。
像信号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成す
る高分子分散液晶を用いたものであり、(図1)に示し
た液晶パネル114,115,116ものと同一であ
る。また、3色分解プリズム143と3色合成プリズム
156も(図1)に示した3色合成プリズム117と同
じものを用いている。
【0085】光源141は、メタルハライドランプなど
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
【0086】光源141から出力された赤、緑、青の3
原色光を含む自然光は、全反射ミラー142を経て、3
色分解プリズム143に入射する。3色分解プリズム1
43によって分解された3つの原色光は、青色光が全反
射ミラー144,147を経てフィールドレンズ150
に、赤色光が全反射ミラー145,148を経てフィー
ルドレンズ151に、緑色光が全反射ミラー146,1
49を経て、フィールドレンズ152にそれぞれ入射す
る。さらに、3つの原色光は、それぞれ対応するフィー
ルドレンズ150,151,152、液晶パネル15
3,154,155を透過した後、3色合成プリズム1
56に入射する。3色合成プリズム156は、3つの原
色光を1つに合成し、合成された光は投写レンズ157
に入射する。液晶パネル153,154,155に形成
された光学像は、投写レンズ157によってスクリーン
上(図示せず)に拡大投写される。
原色光を含む自然光は、全反射ミラー142を経て、3
色分解プリズム143に入射する。3色分解プリズム1
43によって分解された3つの原色光は、青色光が全反
射ミラー144,147を経てフィールドレンズ150
に、赤色光が全反射ミラー145,148を経てフィー
ルドレンズ151に、緑色光が全反射ミラー146,1
49を経て、フィールドレンズ152にそれぞれ入射す
る。さらに、3つの原色光は、それぞれ対応するフィー
ルドレンズ150,151,152、液晶パネル15
3,154,155を透過した後、3色合成プリズム1
56に入射する。3色合成プリズム156は、3つの原
色光を1つに合成し、合成された光は投写レンズ157
に入射する。液晶パネル153,154,155に形成
された光学像は、投写レンズ157によってスクリーン
上(図示せず)に拡大投写される。
【0087】この構成の場合、光源141から液晶パネ
ル153,154,155までの照明光路長距離が3色
とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても良好となり、また、色分解光学系もプリ
ズムによる構成としているためにセット全体を非常にコ
ンパクトに構成できる。
ル153,154,155までの照明光路長距離が3色
とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても良好となり、また、色分解光学系もプリ
ズムによる構成としているためにセット全体を非常にコ
ンパクトに構成できる。
【0088】3色分解プリズム143、3色合成プリズ
ムは、(図3)に示した3色合成プリズム117と同じ
ものを用いているので、分光特性も(図4(a),
(b))、(図5(a),(b))の示したようになり、(図
13)に示したプレート状のダイクロイックミラーを用
いた場合に発生するコンバージェンスずれや解像度劣
化、さらには長バーックフォーカス化に伴う投写レンズ
のコストアップの課題を解決でき、また、(図14(a)
〜(b))、(図15(a),(b))に示したダイクロイッ
クミラーへの基準入射角が45゜であるダイクロイック
プリズムを用いた場合に発生する、ダイクロイックミラ
ーの分光特性劣化の課題や、(図17)に示した空気層
を有するダイクロイックプリズムの空気層に起因するコ
スト高、または解像度劣化も同時に解決できる。従っ
て、本実施の形態の投写型表示装置も、高解像度で色再
現、色利用効率の良好な投写画像を容易に実現できる。
ムは、(図3)に示した3色合成プリズム117と同じ
ものを用いているので、分光特性も(図4(a),
(b))、(図5(a),(b))の示したようになり、(図
13)に示したプレート状のダイクロイックミラーを用
いた場合に発生するコンバージェンスずれや解像度劣
化、さらには長バーックフォーカス化に伴う投写レンズ
のコストアップの課題を解決でき、また、(図14(a)
〜(b))、(図15(a),(b))に示したダイクロイッ
クミラーへの基準入射角が45゜であるダイクロイック
プリズムを用いた場合に発生する、ダイクロイックミラ
ーの分光特性劣化の課題や、(図17)に示した空気層
を有するダイクロイックプリズムの空気層に起因するコ
スト高、または解像度劣化も同時に解決できる。従っ
て、本実施の形態の投写型表示装置も、高解像度で色再
現、色利用効率の良好な投写画像を容易に実現できる。
【0089】なお、照明光路中に配置されている3色分
解プリズム143は、3色合成プリズム156ほど、ダ
イクロイックミラー面の平面度や角度精度が要求されな
いので、プリズムとしてガラス一体成形品や、プラスチ
ック一体成型品を用いれば、より低コストにできる。そ
の他、入射窓、および出射窓となるガラス基板とアルミ
ニウムなどからなる枠体とで容器を構成し、この容器内
に、色分解面となる基板を挿入し、容器の空間内にガラ
スの屈折率に近い液体を充填したものでもよい。液体と
してはエチレングリコールを主成分としたものが、光学
性能(透明性、屈折率均一性等)、耐熱性、耐寒性など
に優れている点で望ましい。また、エチレングリコール
の他に、少なくとも組立時には液体であるが、組立完了
後は次第にゲル状となる透明シリコン樹脂などを用いて
もよい。但し、これらの場合の3色分解プリズム143
の形状は、3色合成プリズム156と略同一形状、また
は相似形状にすることが望ましい。
解プリズム143は、3色合成プリズム156ほど、ダ
イクロイックミラー面の平面度や角度精度が要求されな
いので、プリズムとしてガラス一体成形品や、プラスチ
ック一体成型品を用いれば、より低コストにできる。そ
の他、入射窓、および出射窓となるガラス基板とアルミ
ニウムなどからなる枠体とで容器を構成し、この容器内
に、色分解面となる基板を挿入し、容器の空間内にガラ
スの屈折率に近い液体を充填したものでもよい。液体と
してはエチレングリコールを主成分としたものが、光学
性能(透明性、屈折率均一性等)、耐熱性、耐寒性など
に優れている点で望ましい。また、エチレングリコール
の他に、少なくとも組立時には液体であるが、組立完了
後は次第にゲル状となる透明シリコン樹脂などを用いて
もよい。但し、これらの場合の3色分解プリズム143
の形状は、3色合成プリズム156と略同一形状、また
は相似形状にすることが望ましい。
【0090】(実施の形態4)(図10)、(図1
1)、(図12)に示す投写型表示装置は、いずれも反
射型の画像形成手段を用いた投写型表示装置の構成例で
あり、(図10)に示す構成の画像形成手段は、映像信
号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成する高
分子分散液晶を用いライトバルブであり、(図11)に
示す構成の画像形成手段は、マトリックス状に反射ミラ
ーが配列され、前記反射ミラーの傾角を制御することに
より光学像を形成する反射素子であり、(図12)に示
す構成の画像形成手段は、複屈折性の変化として光学像
を形成する液晶を用いたライトバルブである。
1)、(図12)に示す投写型表示装置は、いずれも反
射型の画像形成手段を用いた投写型表示装置の構成例で
あり、(図10)に示す構成の画像形成手段は、映像信
号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成する高
分子分散液晶を用いライトバルブであり、(図11)に
示す構成の画像形成手段は、マトリックス状に反射ミラ
ーが配列され、前記反射ミラーの傾角を制御することに
より光学像を形成する反射素子であり、(図12)に示
す構成の画像形成手段は、複屈折性の変化として光学像
を形成する液晶を用いたライトバルブである。
【0091】以下に、上記3つの構成例について、図面
を参照にしながら説明する。まず、(図10)に示す投
写型表示装置は高分子分散液晶を用いたもので、161
は光発生手段としての光源、164は色分解合成手段と
しての3色分解合成プリズム、165,166,167
は画像形成手段としての液晶パネル、169は投写手段
としての投写レンズである。
を参照にしながら説明する。まず、(図10)に示す投
写型表示装置は高分子分散液晶を用いたもので、161
は光発生手段としての光源、164は色分解合成手段と
しての3色分解合成プリズム、165,166,167
は画像形成手段としての液晶パネル、169は投写手段
としての投写レンズである。
【0092】液晶パネル165,166,167は、映
像信号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成す
る高分子分散液晶を用いた反射型パネルである。また、
3色分解合成プリズム164は、(図1)に示した3色
合成プリズム117と同じものを用いている。
像信号に応じて光散乱特性の変化として光学像を形成す
る高分子分散液晶を用いた反射型パネルである。また、
3色分解合成プリズム164は、(図1)に示した3色
合成プリズム117と同じものを用いている。
【0093】光源161は、メタルハライドランプなど
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
【0094】光源161から出力された赤、緑、青の3
原色光を含む自然光は、全反射ミラー162,163を
経て、3色分解合成プリズム164に入射する。3色分
解プリズム164によって分解された3つの原色光は、
青色光が液晶パネル165に、赤色光が液晶パネル16
6に、緑色光が液晶パネル167にそれぞれ入射する。
3つの原色光は、それぞれ対応する、液晶パネル16
5,166,167によって変調された後反射されて、
再び3分解色合成プリズム164に入射する。3色分解
合成プリズム164は、3つの原色光を1つに合成し、
合成された光は絞り168に入射する。散乱光として変
調された光は、そのほとんどが絞り168によって遮光
され、変調されない光は絞り168を通過して投写レン
ズ169に入射する。このようにして、散乱特性の変化
として液晶パネル165,166,167上に形成され
た光学像は、投写レンズ169によってスクリーン上
(図示せず)に拡大投写される。
原色光を含む自然光は、全反射ミラー162,163を
経て、3色分解合成プリズム164に入射する。3色分
解プリズム164によって分解された3つの原色光は、
青色光が液晶パネル165に、赤色光が液晶パネル16
6に、緑色光が液晶パネル167にそれぞれ入射する。
3つの原色光は、それぞれ対応する、液晶パネル16
5,166,167によって変調された後反射されて、
再び3分解色合成プリズム164に入射する。3色分解
合成プリズム164は、3つの原色光を1つに合成し、
合成された光は絞り168に入射する。散乱光として変
調された光は、そのほとんどが絞り168によって遮光
され、変調されない光は絞り168を通過して投写レン
ズ169に入射する。このようにして、散乱特性の変化
として液晶パネル165,166,167上に形成され
た光学像は、投写レンズ169によってスクリーン上
(図示せず)に拡大投写される。
【0095】この構成の場合も、光源161から液晶パ
ネル165,166,167までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム164で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
ネル165,166,167までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム164で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
【0096】3色分解合成プリズム164は、(図3)
に示した3色合成プリズム117と同じものを用いてい
るので、分光特性も(図4(a),(b))、(図5(a),
(b))の示したようになり、(図13)に示したプレー
ト状のダイクロイックミラーを用いた場合に発生するコ
ンバージェンスずれや解像度劣化、さらには長バーック
フォーカス化に伴う投写レンズのコストアップの課題を
解決でき、また、(図14(a)〜(b))、(図15
(a),(b))に示したダイクロイックミラーへの基準入
射角が45゜であるダイクロイックプリズムを用いた場
合に発生する、ダイクロイックミラーの分光特性劣化の
課題や、(図17)に示した空気層を有するダイクロイ
ックプリズムの空気層に起因するコスト高、または解像
度劣化も同時に解決できる。従って、本実施の形態の投
写型表示装置も、高解像度で色再現、色利用効率の良好
な投写画像を容易に実現できる。
に示した3色合成プリズム117と同じものを用いてい
るので、分光特性も(図4(a),(b))、(図5(a),
(b))の示したようになり、(図13)に示したプレー
ト状のダイクロイックミラーを用いた場合に発生するコ
ンバージェンスずれや解像度劣化、さらには長バーック
フォーカス化に伴う投写レンズのコストアップの課題を
解決でき、また、(図14(a)〜(b))、(図15
(a),(b))に示したダイクロイックミラーへの基準入
射角が45゜であるダイクロイックプリズムを用いた場
合に発生する、ダイクロイックミラーの分光特性劣化の
課題や、(図17)に示した空気層を有するダイクロイ
ックプリズムの空気層に起因するコスト高、または解像
度劣化も同時に解決できる。従って、本実施の形態の投
写型表示装置も、高解像度で色再現、色利用効率の良好
な投写画像を容易に実現できる。
【0097】なお、以上の実施の形態で示した、高分子
分散液晶を用いた投写型表示装置の場合、(図1)、
(図8)、(図9)および(図10)において、散乱光
と直進光の進行方式はこれらに限定するものではなく、
たとえば直進光成分を遮光体で遮蔽し、散乱光をスクリ
ーンに投写する中心遮蔽型の光学系を用いてもよい。
分散液晶を用いた投写型表示装置の場合、(図1)、
(図8)、(図9)および(図10)において、散乱光
と直進光の進行方式はこれらに限定するものではなく、
たとえば直進光成分を遮光体で遮蔽し、散乱光をスクリ
ーンに投写する中心遮蔽型の光学系を用いてもよい。
【0098】次に、(図11)に示す投写型表示装置
は、マトリックス状に反射ミラーが配列された反射素子
を用いたもので、171は光発生手段としての光源、1
75は色分解合成手段としての3色分解合成プリズム、
176,177,178は画像形成手段としての液晶パ
ネル、179は投写手段としての投写レンズである。
は、マトリックス状に反射ミラーが配列された反射素子
を用いたもので、171は光発生手段としての光源、1
75は色分解合成手段としての3色分解合成プリズム、
176,177,178は画像形成手段としての液晶パ
ネル、179は投写手段としての投写レンズである。
【0099】ライトバルブ176,177,178は、
映像信号に応じて、マトリックス状に配列されている微
小な各反射ミラーの傾き角が変化して光学像を形成する
高分子分散液晶を用いた反射型パネルである。また、こ
の場合も、3色分解合成プリズム175は、(図1)に
示した3色合成プリズム117と同じものを用いてい
る。
映像信号に応じて、マトリックス状に配列されている微
小な各反射ミラーの傾き角が変化して光学像を形成する
高分子分散液晶を用いた反射型パネルである。また、こ
の場合も、3色分解合成プリズム175は、(図1)に
示した3色合成プリズム117と同じものを用いてい
る。
【0100】光源171は、メタルハライドランプなど
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
【0101】光源171から出力された赤、緑、青の3
原色光を含む自然光は、全反射ミラー172,173、
フィールドレンズ174を経て、3色分解合成プリズム
175に入射する。3色分解プリズム175によって分
解された3つの原色光は、青色光が液晶パネル176
に、赤色光が液晶パネル177に、緑色光が液晶パネル
178にそれぞれ入射する。3つの原色光は、それぞれ
対応する、液晶パネル176,177,178によって
変調された後反射されて、再び3分解色合成プリズム1
75に入射する。3色分解合成プリズム175は、3つ
の原色光を再び1つに合成し、合成された光は投写レン
ズ179に入射する。液晶パネル176,177,17
8上に光の反射角の変化によって形成された光学像は、
投写レンズ179によってスクリーン上(図示せず)に
拡大投写される。
原色光を含む自然光は、全反射ミラー172,173、
フィールドレンズ174を経て、3色分解合成プリズム
175に入射する。3色分解プリズム175によって分
解された3つの原色光は、青色光が液晶パネル176
に、赤色光が液晶パネル177に、緑色光が液晶パネル
178にそれぞれ入射する。3つの原色光は、それぞれ
対応する、液晶パネル176,177,178によって
変調された後反射されて、再び3分解色合成プリズム1
75に入射する。3色分解合成プリズム175は、3つ
の原色光を再び1つに合成し、合成された光は投写レン
ズ179に入射する。液晶パネル176,177,17
8上に光の反射角の変化によって形成された光学像は、
投写レンズ179によってスクリーン上(図示せず)に
拡大投写される。
【0102】この構成の場合も、光源171から液晶パ
ネル176,177,178までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム175で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
ネル176,177,178までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム175で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
【0103】また、3色分解合成プリズム175は、
(図3)に示した3色合成プリズム117と同じものを
用いているので、分光特性も(図4(a),(b))、(図
5(a),(b))の示したようになり、(図13)に示し
たプレート状のダイクロイックミラーを用いた場合に発
生するコンバージェンスずれや解像度劣化、さらには長
バーックフォーカス化に伴う投写レンズのコストアップ
の課題を解決でき、また、(図14(a)〜(b))、(図
15(a),(b))に示したダイクロイックミラーへの基
準入射角が45゜であるダイクロイックプリズムを用い
た場合に発生する、ダイクロイックミラーの分光特性劣
化の課題や、(図17)に示した空気層を有するダイク
ロイックプリズムの空気層に起因するコスト高、または
解像度劣化も同時に解決できる。従って、本実施の形態
の投写型表示装置も、高解像度で色再現、色利用効率の
良好な投写画像を容易に実現できる。
(図3)に示した3色合成プリズム117と同じものを
用いているので、分光特性も(図4(a),(b))、(図
5(a),(b))の示したようになり、(図13)に示し
たプレート状のダイクロイックミラーを用いた場合に発
生するコンバージェンスずれや解像度劣化、さらには長
バーックフォーカス化に伴う投写レンズのコストアップ
の課題を解決でき、また、(図14(a)〜(b))、(図
15(a),(b))に示したダイクロイックミラーへの基
準入射角が45゜であるダイクロイックプリズムを用い
た場合に発生する、ダイクロイックミラーの分光特性劣
化の課題や、(図17)に示した空気層を有するダイク
ロイックプリズムの空気層に起因するコスト高、または
解像度劣化も同時に解決できる。従って、本実施の形態
の投写型表示装置も、高解像度で色再現、色利用効率の
良好な投写画像を容易に実現できる。
【0104】次に、(図12)に示す投写型表示装置
は、複屈折性を有する液晶を用いたもので、181は光
発生手段としての光源、183は偏光ビームスプリッ
タ、184は色分解合成手段としての3色分解合成プリ
ズム、185,186,187は画像形成手段としての
液晶パネル、188は投写手段としての投写レンズであ
る。
は、複屈折性を有する液晶を用いたもので、181は光
発生手段としての光源、183は偏光ビームスプリッ
タ、184は色分解合成手段としての3色分解合成プリ
ズム、185,186,187は画像形成手段としての
液晶パネル、188は投写手段としての投写レンズであ
る。
【0105】ライトバルブ185,186,187は、
映像信号に応じて、複屈折性が変化して光学像を形成す
る液晶を用いた反射型パネルである。液晶材料として
は、強誘電液晶、ホメオトロピック液晶などが例示され
る。偏光ビームスプリッタは2つのプリズムを接合した
もので、その接合面には偏光選択性を有する多層膜が形
成されている。また、この場合も、3色分解合成プリズ
ム184は、(図1)に示した3色合成プリズム117
と同じものを用いている。
映像信号に応じて、複屈折性が変化して光学像を形成す
る液晶を用いた反射型パネルである。液晶材料として
は、強誘電液晶、ホメオトロピック液晶などが例示され
る。偏光ビームスプリッタは2つのプリズムを接合した
もので、その接合面には偏光選択性を有する多層膜が形
成されている。また、この場合も、3色分解合成プリズ
ム184は、(図1)に示した3色合成プリズム117
と同じものを用いている。
【0106】光源181は、メタルハライドランプなど
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
の放電ランプと、ランプから放射された光の赤外光を透
過し、可視光を反射するコールドミラーが形成された凹
面鏡とで構成され、凹面鏡から略平行光が出力されるよ
うになっている。
【0107】光源181から出力された赤、緑、青の3
原色光を含む自然光は、全反射ミラー182を経て、偏
光ビームスプリッタ183に入射する。偏光ビームスプ
リッタ183に入射した自然光のうち、P偏光は不要光
として偏光ビームスプリッタ183を透過し、S偏光は
反射されて色分解合成プリズム184に入射する。3色
分解プリズム184によって分解された3つの原色光
は、青色光が液晶パネル185に、赤色光が液晶パネル
186に、緑色光が液晶パネル187にそれぞれ入射す
る。略直線偏光となった3つの原色光は、それぞれ対応
する、液晶パネル186,187,188によって楕円
偏光に変調された後反射されて、再び3分解色合成プリ
ズム184に入射する。3色分解合成プリズム184
は、3つの原色光を再び1つに合成し、合成された光は
再び偏光ビームスプリッタ183に入射する。液晶パネ
ル186,187,188によって変調された楕円偏光
にうち、P偏光に変換された光は偏光ビームスプリッタ
183を透過して投写レンズ188に入射し、変換され
ないS偏光は偏光ビームスプリッタ183によって反射
されて光源181側に進行する。このように、液晶パネ
ル185,186,187上に液晶の複屈折性の変化に
よって形成された光学像は、投写レンズ179によって
スクリーン上(図示せず)に拡大投写される。
原色光を含む自然光は、全反射ミラー182を経て、偏
光ビームスプリッタ183に入射する。偏光ビームスプ
リッタ183に入射した自然光のうち、P偏光は不要光
として偏光ビームスプリッタ183を透過し、S偏光は
反射されて色分解合成プリズム184に入射する。3色
分解プリズム184によって分解された3つの原色光
は、青色光が液晶パネル185に、赤色光が液晶パネル
186に、緑色光が液晶パネル187にそれぞれ入射す
る。略直線偏光となった3つの原色光は、それぞれ対応
する、液晶パネル186,187,188によって楕円
偏光に変調された後反射されて、再び3分解色合成プリ
ズム184に入射する。3色分解合成プリズム184
は、3つの原色光を再び1つに合成し、合成された光は
再び偏光ビームスプリッタ183に入射する。液晶パネ
ル186,187,188によって変調された楕円偏光
にうち、P偏光に変換された光は偏光ビームスプリッタ
183を透過して投写レンズ188に入射し、変換され
ないS偏光は偏光ビームスプリッタ183によって反射
されて光源181側に進行する。このように、液晶パネ
ル185,186,187上に液晶の複屈折性の変化に
よって形成された光学像は、投写レンズ179によって
スクリーン上(図示せず)に拡大投写される。
【0108】この構成の場合も、光源181から液晶パ
ネル186,187,188までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム184で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
ネル186,187,188までの照明光路長距離が3
色とも等しくなるので、スクリーン上の色均一性が(図
1)に示した構成で用いたリレーレンズ109,110
を用いなくても実現でき、また、色分解光学系と色合成
光学系を1つの3色分解合成プリズム184で構成して
いるためセット全体を非常にコンパクトに構成できる。
【0109】また、3色分解合成プリズム184は、
(図3)に示した3色合成プリズム117と同じものを
用いているので、(図13)に示したプレート状のダイ
クロイックミラーを用いた場合に発生するコンバージェ
ンスずれや解像度劣化、さらには長バーックフォーカス
化に伴う投写レンズのコストアップの課題を解決でる。
(図3)に示した3色合成プリズム117と同じものを
用いているので、(図13)に示したプレート状のダイ
クロイックミラーを用いた場合に発生するコンバージェ
ンスずれや解像度劣化、さらには長バーックフォーカス
化に伴う投写レンズのコストアップの課題を解決でる。
【0110】分光特性に関しては、この場合、直線偏光
を用いるのでS偏光の分光透過率のみでダイクロイック
ミラーを設計できる。従って、(図14(a)〜(b))に
示したようなS偏光とP偏光の半値波長幅が大きいこと
に起因する問題はない。但し、(図15(a),(b))に
示したダイクロイックミラーへの基準入射角が45゜で
あるダイクロイックプリズムを用いた場合に発生する、
ダイクロイックミラーの入射角依存性の課題解決は、前
述の実施の形態と同様に有効である。また、(図17)
に示した空気層を有するダイクロイックプリズムの空気
層に起因するコスト高、または解像度劣化も同時に解決
できる。従って、本実施の形態の投写型表示装置も、高
解像度で色再現、色利用効率の良好な投写画像を容易に
実現できる。
を用いるのでS偏光の分光透過率のみでダイクロイック
ミラーを設計できる。従って、(図14(a)〜(b))に
示したようなS偏光とP偏光の半値波長幅が大きいこと
に起因する問題はない。但し、(図15(a),(b))に
示したダイクロイックミラーへの基準入射角が45゜で
あるダイクロイックプリズムを用いた場合に発生する、
ダイクロイックミラーの入射角依存性の課題解決は、前
述の実施の形態と同様に有効である。また、(図17)
に示した空気層を有するダイクロイックプリズムの空気
層に起因するコスト高、または解像度劣化も同時に解決
できる。従って、本実施の形態の投写型表示装置も、高
解像度で色再現、色利用効率の良好な投写画像を容易に
実現できる。
【0111】なお、以上の全ての実施の形態において、
光源としてメタルハライドランプを用いたが、他に水銀
ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、および無電
極放電ランプなどを光源として用いても良い。
光源としてメタルハライドランプを用いたが、他に水銀
ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、および無電
極放電ランプなどを光源として用いても良い。
【0112】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、3つのラ
イトバルブを用い、1つの投写レンズで構成するとき
に、色合成光学系に起因して発生するコンバージェンス
ずれ、非点隔差、解像度劣化を除去し、しかも色均一
性、色再現性、色利用効率の良好な投写画像を表示でき
る投写型表示装置示を提供でき、非常に大きな効果があ
る。
イトバルブを用い、1つの投写レンズで構成するとき
に、色合成光学系に起因して発生するコンバージェンス
ずれ、非点隔差、解像度劣化を除去し、しかも色均一
性、色再現性、色利用効率の良好な投写画像を表示でき
る投写型表示装置示を提供でき、非常に大きな効果があ
る。
【図1】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の
概略構成図
概略構成図
【図2】高分子分散液晶の動作原理の説明図
【図3】本発明の投写型表示装置に用いる3色合成プリ
ズムの構成図
ズムの構成図
【図4】本発明の投写型表示装置に用いる3色合成プリ
ズム分光透過率特性図
ズム分光透過率特性図
【図5】本発明の投写型表示装置に用いる3色合成プリ
ズム分光透過率特性図
ズム分光透過率特性図
【図6】本発明の投写型表示装置に用いる3色合成プリ
ズム分光透過率特性図
ズム分光透過率特性図
【図7】本発明の投写型表示装置に用いる3色合成プリ
ズム分光透過率特性図
ズム分光透過率特性図
【図8】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の
概略構成図
概略構成図
【図9】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の
斜視図
斜視図
【図10】本発明の一実施の形態による投写型表示装置
の斜視図
の斜視図
【図11】本発明の一実施の形態による投写型表示装置
の斜視図
の斜視図
【図12】本発明の一実施の形態による投写型表示装置
の斜視図
の斜視図
【図13】従来の投写型表示装置の概略構成図
【図14】従来の投写型表示装置の概略構成図
【図15】従来の投写型表示装置に用いる色合成プリズ
ムの分光透過率特性図
ムの分光透過率特性図
【図16】従来の投写型表示装置に用いる色合成プリズ
ムの分光透過率特性図
ムの分光透過率特性図
【図17】従来の投写型表示装置の概略構成図
101 光源 104,105 ダイクロイックミラー 103,106,107,108 全反射ミラー 114,115,116 液晶パネル 117 3色合成プリズム 118 投写レンズ
Claims (31)
- 【請求項1】 3原色の色成分を含む光を放射する光発
生手段と、 前記光発生手段の放射光を3つの原色光に分解する色分
離手段と、 前記3つの原色光が入射し、前記原色光を変調して光学
像を形成する3つの画像形成手段と、 前記3つの画像形成手段からの出力光を1つに合成する
色合成手段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを
具備し、 前記色合成手段は、2つの接合面を有する3つのプリズ
ム部材からなり、前記2つの接合面には、それぞれ前記
投写手段側から順に第1のダイクロイックミラーと第2
のダイクロイックミラーが形成され、 前記第1のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
1は20゜以上40゜以下であり、 前記第2のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
2は25゜以上35゜以下であることを特徴とする投写
型表示装置。 - 【請求項2】 前記角度θ1は20゜以上30゜以下で
あり、前記角度θ2は30゜以上35゜以下であること
を特徴とする請求項1記載の投写型表示装置。 - 【請求項3】 前記角度θ1と、前記角度θ2は以下の条
件を満たす請求項1記載の投写型表示装置。 【数1】 - 【請求項4】 色分解手段は2つのダイクロイックミラ
ーを有し、前記2つのダイクロイックミラーに入射する
光の角度は、いずれも45゜以下となるように配置され
ている請求項1記載の投写型表示装置。 - 【請求項5】 3原色の色成分を含む自然光を放射する
光発生手段と、 前記光発生手段の放射光を3つの原色光に分解する色分
離手段と、 前記3つの原色光が入射し、前記原色光を変調して光学
像を形成する3つの画像形成手段と、 前記3つの画像形成手段からの出力光を1つに合成する
色合成手段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを
具備し、 前記色合成手段は、2つの接合面を有する3つのプリズ
ム部材からなり、前記2つの接合面には、それぞれ前記
投写手段側から順に第1のダイクロイックミラーと第2
のダイクロイックミラーが形成され、 前記第1のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
1は20゜以上40゜以下であり、 前記第2のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
2は25゜以上35゜以下であり、 かつ投写レンズから出力される光は自然光であることを
特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項6】 前記画像形成手段は、光散乱特性の変化
として光学像を形成する高分子分散液晶を用いた液晶ラ
イトバルブであることを特徴とする請求項5記載の投写
型表示装置。 - 【請求項7】 前記角度θ1は20゜以上30゜以下で
あり、前記角度θ2は30゜以上35゜以下であること
を特徴とする請求項5記載の投写型表示装置。 - 【請求項8】 前記角度θ1と、前記角度θ2は以下の条
件を満たす請求項5記載の投写型表示装置。 【数2】 - 【請求項9】 前記第1のダイクロイックミラーは、緑
色成分の光を反射し、青、赤成分の光を透過する特性を
有することを特徴とする請求項5記載の投写型表示装
置。 - 【請求項10】 前記第1のダイクロイックミラーは、
青色成分の光を反射し、緑、赤成分の光を透過する特性
を有することを特徴とする請求項5記載の投写型表示装
置。 - 【請求項11】 色分解手段は2つのダイクロイックミ
ラーを有し、前記2つのダイクロイックミラーに入射す
る光の角度は、いずれも45゜以下となるように配置さ
れている請求項5記載の投写型表示装置。 - 【請求項12】 3原色の色成分を含む自然光を放射す
る光発生手段と、 前記光発生手段の放射光を3つの原色光に分解する色分
離手段と、 前記3つの原色光が入射し、前記原色光を変調して光学
像を形成する3つの画像形成手段と、 前記3つの画像形成手段からの出力光を1つに合成する
色合成手段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを
具備し、 前記色合成手段は、2つの接合面を有する3つのプリズ
ム部材からなり、前記2つの接合面には、それぞれ前記
投写手段側から順に第1のダイクロイックミラーと第2
のダイクロイックミラーが形成され、 前記第1のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
1は20゜以上40゜以下であり、 前記第2のダイクロイックミラーに入射する光の角度θ
2は25゜以上35゜以下であり、 前記3つの画像形成手段は、前記色合成手段の光入射面
にそれぞれ光学的に結合されるように固着され、 かつ投写レンズから出力される光は自然光であることを
特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項13】 前記画像形成手段は、光散乱特性の変
化として光学像を形成する高分子分散液晶を用いた液晶
ライトバルブであることを特徴とする請求項12記載の
投写型表示装置。 - 【請求項14】 前記角度θ1は20゜以上30゜以下
であり、前記角度θ2は30゜以上35゜以下であるこ
とを特徴とする請求項12記載の投写型表示装置。 - 【請求項15】 前記角度θ1と、前記角度θ2は以下の
条件を満たす請求項12記載の投写型表示装置。 【数3】 - 【請求項16】 前記第1のダイクロイックミラーは、
緑色成分の光を反射し、青、赤成分の光を透過する特性
を有することを特徴とする請求項12記載の投写型表示
装置。 - 【請求項17】 前記第1のダイクロイックミラーは、
青色成分の光を反射し、緑、赤成分の光を透過する特性
を有することを特徴とする請求項12記載の投写型表示
装置。 - 【請求項18】 色分解手段は2つのダイクロイックミ
ラーを有し、前記2つのダイクロイックミラーに入射す
る光の角度は、いずれも45゜以下となるように配置さ
れている請求項12記載の投写型表示装置。 - 【請求項19】 3原色の色成分を含む光を放射する光
発生手段と、 前記光発生手段の放射光を3つの原色光に分解する色分
離手段と、 前記3つの原色光が入射し、前記原色光を変調して光学
像を形成する3つの画像形成手段と、 前記3つの画像形成手段からの出力光を1つに合成する
色合成手段と、 前記色合成手段で合成された光を投写する投写手段とを
具備し、 前記色分解手段と、前記色合成手段は、それぞれ、入射
する光の角度θ1が20゜以上40゜以下である第1の
ダイクロイックミラーと、入射する光の角度θ 2が25
゜以上35゜以下である第2のダイクロイックミラー
の、少なくとも2つのダイクロイックミラー面を有する
プリズム体であり、 前記3つの原色光は、前記光発生手段から前記投写手段
までの光路長が互いに略等しくなるように構成されてい
ることを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項20】 前記画像形成手段は、光散乱特性の変
化として光学像を形成する高分子分散液晶を用いた液晶
ライトバルブであることを特徴とする請求項19記載の
投写型表示装置。 - 【請求項21】 前記角度θ1は20゜以上30゜以下
であり、前記角度θ2は30゜以上35゜以下であるこ
とを特徴とする請求項19記載の投写型表示装置。 - 【請求項22】 前記角度θ1と、前記角度θ2は以下の
条件を満たす請求項19記載の投写型表示装置。 【数4】 - 【請求項23】 前記第1のダイクロイックミラーは、
緑色成分の光を反射し、青、赤成分の光を透過する特性
を有することを特徴とする請求項19記載の投写型表示
装置。 - 【請求項24】 前記色分解手段のプリズム体と、前記
色合成手段のプリズム体は互いに同一形状、または相似
形状である請求項19記載の投写型表示装置。 - 【請求項25】 3原色の色成分を含む光を放射する光
発生手段と、 前記光発生手段からの放射光を3つの原色光に分解し、
再び合成する色分解合成手段と、 入射する前記3つの原色光をそれぞれ変調して、光学像
を形成する3つの反射型画像形成手段と、 前記色分解合成手段により1つに合成された出力光を投
写する投写手段とを具備し、 前記色分解合成手段は、入射する光の角度θ1が20゜
以上40゜以下である第1のダイクロイックミラーと、
入射する光の角度θ2が25゜以上35゜以下である第
2のダイクロイックミラーの、少なくとも2つのダイク
ロイックミラー面を有するプリズム体であり、 前記3つの原色光は、前記光発生手段から前記投写手段
までの光路長が互いに略等しくなるように構成されてい
ることを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項26】 前記反射型画像形成手段は、光散乱特
性の変化として光学像を形成する高分子分散液晶を用い
た反射型液晶ライトバルブであることを特徴とする請求
項25記載の投写型表示装置。 - 【請求項27】 前記反射型画像形成手段は、マトリッ
クス状に反射ミラーが配列され、前記反射ミラーの傾角
を制御することにより光学像を形成する反射素子である
ことを特徴とする請求項25記載の投写型表示装置。 - 【請求項28】 前記反射型画像形成手段は、複屈折性
の変化として光学像を形成するライトバルブであること
を特徴とする請求項25記載の投写型表示装置。 - 【請求項29】 前記角度θ1は20゜以上30゜以下
であり、前記角度θ2は30゜以上35゜以下であるこ
とを特徴とする請求項25記載の投写型表示装置。 - 【請求項30】 前記角度θ1と、前記角度θ2は以下の
条件を満たす請求項25記載の投写型表示装置。 【数5】 - 【請求項31】 前記第1のダイクロイックミラーは、
緑色成分の光を反射し、青、赤成分の光を透過する特性
を有することを特徴とする請求項25記載の投写型表示
装置。
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JP2007534004A (ja) * | 2003-09-05 | 2007-11-22 | エツセ・イ・エンメ・2 マルチメデイア ソシエタ ペル アチオニ | 複数のdmd装置を使用したビデオプロジェクタ用投光システム |
WO2015068471A1 (ja) * | 2013-11-05 | 2015-05-14 | コニカミノルタ株式会社 | 3板式光学システム及びプロジェクター |
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- 1996-09-27 JP JP08256120A patent/JP3139387B2/ja not_active Expired - Fee Related
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