JPS62180343A - 投射光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数枚の反射形液晶板に書込まれた各色対応
の図形を合成してスクリーンへ投射する〔従来の技術〕 第２図は従来の反射形液晶板を用いた光学システム（特
開昭５４−１０３０６３．５７−１３５９７５参照）を
示すもので、光源系３５内の投射光源５から出た光は、
コンデンサレンズ６にて平行光とされ、ハーフミラ−３
０でその光量の半分が反射されて反射形液晶ライトバル
ブ（以下単にライトバルブと呼ぶ）２に照射される。

ライトバルブ２の断面図は第２図に示したようにガラス
板５２、透明電極５３、液晶５４、電極兼投射光反射膜
５５、レーザ光吸収膜５６及びガラス板５７から構成さ
れている。２つの電極５３゜５５間に電源５８から高い
交流電圧が印加されると液晶５４は規則正しく配列され
、透明状態となっている。これにレーザ光５１が照射さ
れると、レーザ光吸収膜５６の被照射部分が加熱され、
その部分の液晶５４も加熱される。そうするとこの液晶
部分は溶けて液体状態となり、整列していた液晶分子は
不規則となる。この状態でレーザ光５１を取り除くと液
晶５４の不規則部分は冷却によって散乱状態となる。但
し、冷却過程において電源５８から低い交流電圧が印加
されると液晶５４ｔｌ−再び透明状態に戻すことが出来
る。このように冷却過程に於る交流の低電圧の印加の有
無によシ各液晶ライトバルブ２〜４への書込み図形の選
択が行われる。だからレーザ系４０からのレーザ照射と
電源５８からの交流電圧印加によってライトバルブ上に
第４図のような図形の書込みができる。ここで液晶上に
書込まれた図形は散乱状態になっていて（各色の実線で
示した図形部分）、これは照射された投射光５０が散乱
して戻ってくる部分である。このようにしてライトバル
ブ２上で図形部分のみが散乱され、他の部分がそのまま
反射された投射光は再びハーフミラ−３０へ人シ。

その光量の半分が透過して投射レンズ１１％色フィルタ
１７を介して、スクリーン１上に結像する。

第２図の光源系３６．３７も同様であって、色フィルタ
１７〜１９が赤、宵、緑の３原色の選択をそれぞれ行い
、３原色の図形の重ね合せはスクリーン１上で行われる
。例えば赤色フィルタ対応のライトバルブのみに円図形
が書き込まれていると、この図形部分では赤色のみがス
クリーン上に到達しないから、シアン色の円がスクリー
ン上に描かれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に示したように、従来装置では投射光源からの光は
ハーフミラ−３０で反射、透過を１回ずつ行ってスクリ
ーンへ向うから、その光量は１／４に低下しまた色フィ
ルタで１つの原色成分以外はすべて除去されてしまう。

また投射光源及び投射光学系が３組必要なため光学系が
非常に冗長罠なっている。

この発明は投射光源からの光が効率よくスクリーンへ投
射され、またその光学系の構成がよシ簡単な投射光学装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、オフアクシス光学系を用いて投射光源からの
光をライトバルブへ導く構成とｉ−１また各色対応のラ
イトバルブへは１つの投射光源からの光をダイクロイッ
クミラーで分光２合成する構成として上記問題点を解決
したものである。

〔作用〕

オフアクシス光学系は、投射光源からの光をライトバル
ブ方向へ反射する反射点とライトバルブからスクリーン
方向への透過点とが所定量だけずれていて、反射点にだ
け反射体を設けて透過点は素通りの構成であるから、こ
の光学系では光のロスは小さく抑えられる。また、ダイ
クロイックミラーは入射光の波長に応じて反射する光と
透過する光があシ、それぞれの波長の光の光量は殆ど減
衰しないので、１つの投射光源からの光を各色に分離し
てその色対応のライトバルブへ入射させ。

その反射波を同じ径路で合成することで光源の各色のエ
ネルギーを殆ど利用できかつ光学系を簡素化できる。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。投射光源５から出た光
は、コンデンサレンズ６にて集光される。

集光点では投射光は非常に小さなスポットになっている
。このスポット径は例えば波長＝０．７μｍ。

Ｆ（レンズ定数）＝８とすると、１．２２Ｘ（波長）ｘ
Ｆ＝６．８μｍである。反射鏡２０はこのスポット径よ
シも大きい径を有していて投射光を反射し。

９０度方向を回転させてレンズ１４への入射光１００と
する。レンズ１４からの出射光は平行光１０１で、これ
は赤のダイクロイックミラー２１に照射される。ダイク
ロイックミラー２１は第７図に示すような特性を有して
おシ、赤色の波長のみを反射１−１緑、青色の波長は透
過させる。ダイクロイックミラー２１で反射された光は
反射鏡２４を介してライトバルブ４を照射する。このラ
イトバルブ４は赤色に関する色情報を記憶しており、ラ
イトバルブ４からの反射光は照射時と同一の光路を逆方
向に戻ってダイクロイックミラー２１で反射され、レン
ズ４へ戻ってくる。一方第１のダイクロイックミラー２
１を透過した光は第２グイクロイツクミラー２２に入射
される。このミラー２２は青色の波長を反射し、緑色の
波長を透過するように設定しておくと、反射光は青色用
ライトバルブ２を照射し、透過光は緑色用ライトバルブ
３を照射する。そして赤色用ライトバルブ４と同様にラ
イトバルブ２．３からの反射光はレンズ４に戻ってくる
。このようにダイクロイックミ２−の利用によって、１
つの光源系で各色のエネルギーを失わずに有効に利用し
、簡単な投射光学系を構成している。レンズ４から出射
した光は、再度集光光（１０２）となシ、集光点では非
常に小さなスポットになるが、本実施例に於るオフアク
シス光学系では反射！２０からレンズ４への入射光１０
０を、レンズ４の光軸よシ微かにずらして入射させるよ
うにして、出射光１０２の集光位置を入射光１００の反
射鏡２０上のスポットよシ少し離れた位置になるように
設定している。従って反射鏡２０を十分小さくしてこの
集光位置に反射鏡２０がないようにしておくと出射光１
０２はそのまま通過し、投射レンズ１０に到達する。投
射レンズｌＯはこれを拡大してスクリーン１上に照射・
結像させる。このとき、投射レンズ１０への入射光（１
０２）には３組のライトバルブ２゜３．４からの色情報
を含んでおシ、従ってスクリーン１上にはカラー画面が
表示される。

本実施例に於る光源の利用効率を具体的に従来装置と比
較すると以下のようになる。まず本実施例に於いて投射
光源の光量をＡ１反射鏡２０の反射面へ入る光量の比を
０．８４１反射鏡２０の反射光率を０．９５とすると、
反射＠！２０からレンズ１４への入射光１００の光量は
０．８４　Ｘ　０．９５　Ａとなる。次にレンズ１４の
透過効率を０．９８４、ダイクロイックミラー２１及び
２２の透過又は反射効率を０．９８、反射鏡２３の反射
効率を０．９５とすると、レンズ１４から出た投射光が
ライトバルブ２または３で反射されて再びレンズ１４へ
戻ってぐる迄に光量は（０，９８’　ｘＯ，９８ｘ０．
９８ｘＯ，９５）”倍される。これにライトバルブ等の
その他の反射。

透過部分の効率をｂとすると青と緑色成分のスクリーン
への投射光量はそれぞれｘ＝ｏ、５６５Ａｂであり、赤
色のはダイクロ・ｆツクミラー２１のみの反射であるか
らこれよｊ）　１　／　（０，９８）　”多い。

一方従来装置では、光源が３個で、この合計光量が本実
施例と同じ人とすると、１色当りの光源の光量はＡ／３
であシ（１つの光源、例えば赤色用の光源の内の赤以外
の成分はすべて色フィルタで吸収され利用されない）、
さらにこれがハーフミラ−を２回通ることで少くとも１
／４倍になる。

従って他のライトバルブ等の部分の効率をｂとすると１
色ａｂのスクリーンへの投射光量はｙ＝Ａｂ／１２をこ
えない。これらの結果からｘ／ｙ≧６、７８　、つまシ
本実施例によると光エネルギーの利用効率は６倍以上改
善される。

次に、ライトバルブ２．　３．　４は、第２図で説明し
たようにレーザを用いた書込系によシ書込まれるが、こ
の系との位置関係が設定されていると投射光学系の調整
のためにはこれらライトバルブを移動させることができ
ない。従って投射光学系ではピント装置等はレンズ１０
．１４のみの調整に依ることになる。しかしこれは３個
のライトバルブ共通の部分であるので、これらの相対的
な位置調整が出来ない。このためには光路１１０゜１１
１．１１２の内の２つの光路内に第５図に示すくさび状
のプリズムを挿入する。このプリズムを上下に移動させ
ると、図に示す如くプリズム内の光路がｄｌからｄ１＋
Δｄに変化する。これを空気中（プリズム無し）の等価
距離に換算するとｄ　１　／　ｎ十Δｄ が （ｄｚ　　＋Δｄ　）　／　ｎ となるから、変化分 Δ＝ｄ＋／ｎ＋Δｄ−（ｄ１＋Δｄ　）　／　ｎ＝（ｎ
−１）Δｄ　／　ｎ たけ見かけ上の光路長を可変でき、ライトバルブ相対位
置の調整が可能となる。

第６図は反射鏡の他の実施例であって１反射鏡２００自
体は大きなものとし、そこに設けた小孔２０１の部分を
出射光１０２が通過するように設置する。これによると
、第１図に示す反射鏡２０では小型のため製造、取り付
けが困難であるが、このような困難をなくすことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光源の光量を有効に利用できるから筒
輝度のディスプレーが容易に実現できるという効果があ
り、また投射光源系を従来よシ簡素化できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は従来の投
射光学系を示す図、第３図は液晶ライトバルブの断面図
、第４図は液晶ライトバルブの動作説明図、第５図は光
路長調整用プリズムの説明図、第６図は反射鏡の一実施
例を示す図、第７図はダイクロイックミラーの波長特性
を示す図である。 １・・・スクリーン、２，３．４・・・液晶ライトバル
ブ、５・・・投射光源、６・・・コンデンサレンズ、１
０・・・投射レンズ、１４・・・レンズ、２０，２００
・・・反射鏡、２１．２２・・・ダイクロイックミラー
、２３．　２４・・・反射鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、投射光源からの光を集光するコンデンサレンズと、
   該レンズによる集光光をその光源集光位置で反射する反
   射鏡と、該反射鏡からの反射光を平行光とするための、
   その光軸が上記反射光と微小な角度ずれるように設置さ
   れたところのレンズと、該レンズからの平行光を各色の
   成分に分離して対応する各反射形液晶ライトバルブへ入
   射させかつその反射光を再び合成して上記レンズへ出射
   光として導くことによつて該出射光をその出射光集光位
   置に集光させるところのダイクロイックミラーを用いた
   分光系とを有するとともに、上記レンズ光軸の微小な角
   度ずれのために上記光源集光位置からずれた上記出射光
   集光位置ではそのまま出射光を通過させてこれをスクリ
   ーンの投射レンズへ導くように上記反射鏡を構成したこ
   とを特徴とする投射光学装置。 ２、くさび形プリズム２個を組合せてそこを通過する光
   の光路長を可変設定できるように構成した光路長調整手
   段を上記分光系と１個又は複数個の反射形液晶ライトバ
   ルブとの間に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の投射光学装置。 ３、前記反射鏡は、前記光源集光位置とそのごく近い部
   分のみに反射面を有して前記出射光集光位置には反射面
   を有さないような小型の反射板で構成されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の投射光学装置。 ４、前記反射鏡は、前記出射光集位置に小孔を有して出
   射光のみをそのまま通過させる構造の反射板で構成され
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の投射光
   学装置。