KR100395149B1 - 투사형표시장치및그를위한조명광학계 - Google Patents

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토시아키 하시즈메
요시타카 이토
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 크로스 다이크로익 프리즘의 중심축에 기인하는 암선능 눈에 뜨지 않게 한다. 제2렌즈어레이(130)과 집광렌즈(160)의 사이에, 단차가 형성된 반사미러(150)을 설치한다. 단차형 반사미러(150)는, 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향 위치로 배열되는 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하는 기능을 가진다. 단차형 반사미러(150) 대신에 평판상의 투광성판재를 설치하여 광로를 어긋나도록 하여도 좋다. 또한 렌즈어레이(120,130)의 일부의 행을 어긋하게 하는 것에 의하여 부분광속을 어긋나도록 하는 것도 가능하다.

Description

투사형 표시장치 및 그를 위한 조명광학계
칼라화상을 투사스크린으로 투사하는 투사형 표시장치로서는, 크로스 다이크로익 프리즘(cross dichroic prism)이 사용되는 것이 많다. 예를 들면 투과형의 액정 프로젝터에서는, 크로스 다이크로익 프리즘은, 적, 녹, 청의 3색의 광을 합성하여 동일한 방향으로 출사하는 색광합성수단으로 이용된다. 또한 반사형의 액정 프로젝터에서는 크로스 다이크로익 프리짐은, 백색광을 적, 녹, 청의 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단로서 이용됨과 같이, 변조된 3색의 광을 다시 합성하여 동일한 방향으로 출사하는 색광합성수단으로서도 이용되고 있다. 크로스 다이로익 프리즘을 이용한 투사형 표시장치로서는, 예를 들면 일본국 특허공개공보 평성 1-302385호 공보에 기재된 것이 알려져 있다.
도 17은, 투사형 표시장치의 요부를 도시한 개념도이다. 이러한 투사형 표시장치는 3개의 액정 라이트밸브(light valve)(42,44,46)와, 크로스 다이크로익 프리즘(48)과, 투사렌즈계(50)을 구비한다. 크로스 다이크로익 프리즘(48)은, 3개의 액정 라이트밸브(42,44,46)에서 변조된 적, 녹, 청의 3색의 광을 합성하여, 투사렌즈계(50)의 방햐응로 출사한다. 투사렌즈계(50)는, 합성된 광을 투사스크린(52) 상에 결상시킨다.
도 18은 크로스 다이크로익 프리즘(48)의 일부를 분해한 사시도이다. 크로스 다이크로익 프리즘(48)은, 4개의 직각프리즘의 상호 직각면을, 광학접착제로 부착하는 것에 의하여 제조된다.
크로스 다이크로익 프리즘을 색광합성수단으로서 이용하는 투사형 표시장치에서는, 사용하는 광원의 광특성에 의하여 4개의 직각 프리즘의 접합부분에서 발생하는 광산란 때문에 투사화상에 어두운 그림자가 생기는 경우가 있다.
도 19는, 크로스 다이크로익 프리즘(48)을 이용한 경우의 문제점을 보인 설명도이다. 도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 크로스 다이크로익 프리즘(48)은, 4개의 직각 프리즘의 직각면에 형성된 X자형상의 계면에 있어서, 약 X자형상으로 배치된 적색광 반사막(60R)과 청색광반사막(60B)를 구비하고 있다. 그러나 4개의 직각 프리즘의 간격에는 광학접착제층(62)이 형성되어 있기 때문에, 반사막(60R,60B)도 크로스 다이크로익 프리즘(48)의 중심축(48a)의 부분에 있어서 간격을 구비하고 있다.
크로스 다이크로익 프리즘(48)의 중심축(48a)를 통과한 광이 투사스크린(52) 상에 투영되면 중심축(48a)에 기인하는 암선(暗線)이 화상 중에 형성된다. 도 19b는 이러한 암선(DL)의 일례를 보이고 있다. 상기 암선(DL)은, 다른 부분과는 다른 색이 붙은, 거의 어두은 선형태의 영역이고, 투사된 화상의 겅의 중심에 형성된다. 이러한 암선(DL)은, 중심축(48a) 부근의 반사막의 간격에 있어서 광선이 산란되는것이나 적색광이나 청색광이 반사되지 않는 것 등에 기인하고 있다고 생각된다. 그리고 이러한 문제는 적생반사막, 청색반사막 등의 선택반사막이 각각 형성된 2종류의 다이크로익 미러를 X자형상으로 교차시킨 크로스 다이크로익 미러에 있어서도 동일하게 발생한다. 이러한 경우에는 미러에 의한 중심축에 기인하는 암선이 화상중에 형성되는 것으로 된다.
이와 같이 종래의 투사형 표시장치에서는, 크로스 다이크로익 프리즘(48)이나 크로스 다이크로익 미러의 중심축에 의하여 투사되는 화상의 거의 중심에 암선이 형성되는 문제가 있다.
본 발명은, 종래 기술에 있어서 상술한 과제를 해결하기 위한 것이고, 크로스 다이크로익 프리즘이나 크로스 다이크로익 미러 등, X자형으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하는 색광합성수단의 중심축에 기인하는 암선을 눈에 띄지 않도록 하는 것이 가능한 기술을 제공하고, 이들을 이용한 조명광학계 및 투사형표시장치를 실현하는 것에 있다.
본 발명은, 색광(色光) 합성수단을 구비하는 투사형 표시장치 및 그를 위한 조명광학계에 관한 것이다.
도 1은 크로스 다이크로익 프리즘을 사용한 투사형 표시장치에 인테그레이터광학계를 채용한 경우의, 암선 발생원리를 설명하는 설명도.
도 2는 렌즈어레이(1,2)의 외관을 보인 사시도.
도 3은 도 1의 (A-1)의 일부확대도, 및 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)를 포함하는 xy평면에 있어서의 단면도이다.
도 4는 두 개의 렌즈어레이(1,2)의 N열째의 소렌즈를 통과한 부분광속이 투사스크린(7) 상에 투사된 모양을 보인 개념도.
도 5는 본 발명의 제1실시예로서의 투사형 표시장치(1000)의 요부를 보인 개략평면도.
도 6은 제1렌즈어레이(120)의 외관을 보인 사시도.
도 7은 편광변환소자(140)의 구성을 보인 설명도.
도 8은 제1실시예에 있어서 단차형 반사미러(150)의 구성을 보인 도면.
도 9은 단차형 반사미러(150)의 기능을 보인 설명도.
도 10은 단차형 반사미러(150)의 기능을 보인 설명도.
도 11은 도 9에 있어서의 단차형 반사미러(150)와 편광변환소자(140)의 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 의한 제2실시예의 투사형 표시장치(2000) 및 그 조명광학계의 요부를 보인 도면.
도 13은 제1실시예와 제3실시예의 렌즈어레이와를 비교하여 도시한 정면도.
도 14는 소렌즈를 통과하는 부분광속이 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 통과하는 모양을 보인 도면.
도 15는 제1실시예와 제3실시예의 편광변환소자를 비교하여 보인 도면.
도 16은 제1실시예와 제4실시예의 렌즈어레이를 비교하여 도시한 정면도.
도 17은 투사형 표시장치의 요부를 보인 개념도.
도 18은 크로스 다이크로익 프리즘(48)의 일부를 분해한 사시도.
도 19는 크로스 다이크로익 프리즘(48)을 이용한 경우의 문제점을 보인 설명도.
(과제를 해결하기 위한 원리의 설명)
먼저 과제를 해결하기 위한 원리를, 구체적인 예에 기초하면서 도 1 내지 도 4를 사용하여 설명한다. 도면에는 광의 진행방향을 z방향, 광의 진행방향(z방향)에서 본 3시 방향을 x방향, 12시의 방향을 y방향으로 통일하고 있다. 또한 하기 설명에 있어서 편의적으로 x방향은 행방향, y방향은 열방향을 보이는 것으로 한다. 그리고 하기의 원리는, 설명을 용이하게 하기 위하여 구체적인 예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이와 같은 구체적인 구성에 한정되는 것은 아니다.
투사형 표시장치에 있어서, 광원에서의 광을 복수개의 부분 광속으로 분할하여 조명광의 면내 조도 얼룩을 저감하는 기술로서, WO94/22042호 공보에 기재된 바와 같이 복수개의 소렌즈를 구비하는 두 개의 렌즈어레이(lens array)를 사용한 조명광학계(인테그레이터 광학계(intergrator optical system)라고 칭함)이 알려져 있다.
도 1은, 크로스 다이크로익 프리즘을 사용하는 투사형 표시장치에 인테그레이터 광학계를 채용한 경우의, 암선 발생원리를 설명하는 도면이다. 도 1의 (A-1), B-1)은 x방향의 위치가 서로 다른 소렌즈(10), 즉 다른 열방향에 존재하는 소렌즈(10)를 통과한 광속(light fluxed)(도면에서는 실선으로 도시), 및 그 중심광축(도면중에는 가는 점선으로 도시)의 추적도, 도 1의 (A-2), (B-2)는 투사스크린(7) 상의 암선(DLa,DLb)의 형성위치를 보이고 있다.
광원(도시생략)에서 출사된 광속은 각각 복수개의 소렌즈(10)를 구비하는 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)에 의하여 복수개의 부분광속으로 분할된다. 제1 및 제2어레이(1,2)에 설치되는 각 소렌즈(10)를 통과한 광속은 평행화렌즈(paralleling lens)(15)에 의하여, 각 광속의 중심축에 평행한 광속으로 변환된다. 평행화렌즈(15)를 통과한 각 광속은, 액정 라이트밸브(3) 상에서 중첩되고, 그 소정영역을 균일하게 조명한다. 그리고 도 1에 있어서는 1매의 액정 라이트밸브(3) 만이 도시되어 있지만, 다른 2매의 액정 라이트밸브에 있어서도 인테그레이터 광학계의 원리, 암선의 발생원리는 동일하다.
도 2는, 렌즈어레이(1,2)의 외관을 보인 사시도이다. 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)는, 각각 거의 구(矩)형상의 윤곽을 가지는 소렌즈(10)가 M행 N열의 매트릭스 형상으로 배치된 구성을 가진다. 본 실시예에 있어서는, M=10, N=8이고, 도 1의 (A-1)에는 2열째의 소렌즈(10)를 통과한 부분광속의 추적도, 도 1의 (B-1)에는 7열째의 소렌즈(10)를 통과한 부분광속의 추적도가 도시되어 있다.
액정 라이트밸브(3) 상에 중첩된 광속은, 액정 라이트밸브(3)에서 화상정보에 따라 변조를 받은 후, 크로스 다이크로익 프리즘(4)에 입사된다. 크로스 다이크로익 프리즘(4)에서 출사된 광속은 투사렌즈계(6)를 통하여 투사스크린(7) 상으로 투영된다.
도 1의 (A-1), (B-1)에 각각 굵은 점선으로 도시한 바와 같이 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)(도면중 y방향을 따르고 있다) 부분을 통과하는 광도, 각각 투사스크린(7) 상의 (Pa,Pb)의 위치에 투영되는 것으로 된다. 그런데 발명의 과제에서 서술한 바와 같이, 중심축(5) 부근의 반사막의 간격에 있어서 광선이 산란되거나, 반사되어야 하는 광이 반사되지 않거나 하기 때문에, 중심축(5) 부근을 통과하는 광의 광량이 감소하게 된다. 따라서 도 1의 (A-2), (B-2)에 도시한 바와 같이 투사스크린(7) 상에 주위보다 휘도가 낮은 부분, 즉 암선(DLa,DLb)가 형성되는 것이다.
여기서 암선(暗線)과, 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)와의 관계를 설명한다. 도 1의 (A-1)을 일부 확대하여 보이고 있는 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 액정 라이트밸브(3)에 의하여 형성되는 상은, 투사렌즈계(6)에 의하여 반전되고, 더욱 확대되어 투사스크린(7) 상에 투영된다. 그리고 도 3b는 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)을 포함하는 xy평면에 있어서 단면도이다. 도 3a,3b)에 있어서, r1은 부분광속을 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)을 포함하는 xy평면에서 절단된 때의, 부분광속의 단면(8)의 일측단(11)에서 중심축(5)까지의 거리를 보이고, r2는 부분광속의 단면(8)의 타측단(12)에서 중심축(5)까지의 거리를 보인다. 부분광속의 단면(8)의 상은 투사렌즈계(6)에 의하여 반전되고, 확대되어 투사스크린(7)상에 투영되어서, 투사스크린(7) 상에 있어서의 투사영역(9)의 일측단(13)에서 암선(DLa)까지의 거리(R2)와 투사영역(9)의 타측단(14)에서 암선(DLa)까지의 거리(R1)의 비는, 거리(r2)와 거리(r1)의 비와 동등하다. 즉 암선(DLa)가 형성되는 위치는, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)을 포함하는 xy평면에 있어서의 부분광속의 단면(8)이, 중심축(5)에 대하여 어떠한 위치에 존재하는가에 의존하고 있다.
여기서 도 1의 (A-1), (B-1)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 도 1의 (A-1)과 (B-1)은, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)를 포함하는 xy평면에 있어서의 각각의 부분광속의 단면의 위치가 다르게 되어 있다. 따라서 암선(DLa,DLb)은 각각 다른 위치에 형성되는 것으로 된다. 동일하게 제1 및 제2렌즈어레이(1,2) 가운데, 2열째, 7열째 이외의 열에 존재하는 소렌즈(10)를 통과한 부분광속의, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)을 포함하는 xy평면에 있어서의 단면의 위치도 각각 다르기 때문에, 투사스크린(7) 상에는 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)의 열수만큼, 즉 N개의 암선이 형성되는 것으로 된다.
그리고 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)의 동일한 열방향 위치에 배열되는 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속은, 도 4에 도시한 바와 같이 투사스크린(7) 상의 거의 동일한 위치에 암선(DLc)를 형성한다. 따라서 N개의 암섬의 각각은, 제1, 제2렌즈어레이(1,2)의 동일한 열방향 위치에 배열되는 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속이 중첩되어 형성되어 있고, 이러한 암도는 각각의 소렌즈에 의하여 형성되는 암선의 암도의 합과 거의 동등하다.
이상을 정리하면, 다음과 같은 원리가 도출된다.
(제1원리)
우선 첫 번째, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)에 대한 부분광속의 중심광로의 위치가 다르면 암선이 형성되는 위치도 다르다. 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)가 다른 열을 통과하는 부분광속은, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)에 대한 위치가 상호 다르게 되어서, 다른 위치에 암선을 형성한다.
(제2원리)
두 번째로, 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)을 포함하는 xy평면에 있어서 부분광속의 단면의 위치가 다른 것은, 크로스 다이크로익 프리즘(4)에 입사되는 부분광속의 각도가 다르기 때문이다(도 1 참조). 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)의 다른 열을 통과하는 부분광속은, 크로스 다이크로익 프리즘(4)에 대하여 다른 각도로 입사되어서, 중심축(5)에 있어서의 부분광속의 위치가 다르게 된다.
따라서 크로스 다이크로익 프리즘(4)에 입사되는 부분광속의 각도가 다르면혹은, 액정 라이트밸브(3) 상에 중첩되는 부분광속의 각도가 다르면 암선이 형성되는 위치도 다르게 된다.
(암선을 눈에 띄지 않게 하는 방법)
상술한 바와 같이, 제1 및 제2렌즈어레이(1,2)의 동일한 열방향 위치에 배열되는 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속이, 투사스크린(7) 상의 거의 동등한 위치에 각각 암선을 형성하는 것에 의하여, 그 암선의 암도는 각각의 소렌즈에 의하여 형성되는 암선의 암도의 합과 거의 동등하다. 따라서 이러한 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속의 각각에 의하여 형성되는 암선이, 투사스크린(7) 상의 다른 위치에 형성되도록 하면 된다. 즉 이와 같이 하면, 암선의 수는 증가하지만, 한 개 당의 암선의 암도를 감소시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 결과적으로 암선이 특히 눈에 띄기 어렵게 된다. 그리고 M개의 소렌즈를 통과하는 암선의 전체가 다른 위치에 형성되도록 할 필요가 없고, 일부가 다른 위치에 형성되도록 하는 것만으로 충분하다.
그리고 암선을 다른 위치에 형성시키는 것은, 상술한 제1원리 및 제2원리에 의하여 가능하게 된다.
즉, 제1원리에 기초하면, 동일한 열방향위치에 배열되는 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속 가운데, 일부에 대하여 크로스 다이크로익 프리즘(4)의 중심축(5)에 대한 부분광속의 중심광로의 위치를 다르게 변화시키면 된다.
더욱이 제2원리에 기초하면 동일한 열방향위치에 배열되는 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속 가운데, 일부에 대하여 액정 라이트밸브(3) 상에 중첩되는 부분광속의 각도, 혹은 크로스 다이크로익 프리즘(4)에 입사되는 부분광속의 각도를 다른 것으로 변화시키면 된다.
본 발명은, 상기와 같은 원리를 추구하는 것에 의하여, 상술한 바와 같은 종래의 기술에 있어서의 문제를 해결하는 것이 가능하게 된다. 다음에 그 수단 및 작용, 효과에 대하여 설명한다.
(과제를 해결하기 위한 수단 및 그 작용. 효과)
본 발명의 제1투사형 표시장치는,
조명광을 출사하는 조명광학계와,
조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막(dichroic film)을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상으로 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
상기 조명광학계는,
상기 색광합성수단의 중심축과 거의 평행한 열방향 및 상기 색광합성수단의 중심축과 거의 수직인 행방향으로 분할된 복수개의 부분광속을 발생하는 것과 같이, 상기 복수개의 부분광속을 중첩하는 분할중첩광학계를 구비하며,
상기 분할중첩광학계는,
동일한 열방향에 존재하는 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속에 의하여 상기 중심축이 투사면 상에 투사되는 위치가, 다른 부분광속에 의하여 투사되는 위치에서 상기 중심축에 상당하는 방향과 다른 방향으로 어긋나도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
하나의 부분광속은 색광합성수단의 중심축을 투사면 상에 투영하여 중심축에 상당하는 암선을 형성하고 일렬의 복수개의 부분광속은, 통상, 색광합성수단의 중심축을 투사면상의 거의 동일한 위치에 투영하여 암선을 형성한다. 상기 구성에 의하면, 일렬의 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속은 색광합성수단의 중심축을 투사면 상의 다른 위치에 투영하여 암선을 형성하여서, 투사되는 화상에 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있다.
또한 상기 제1투사형 표시장치에 있어서,
상기 분할중첩광학계는,
상기 복수개의 부분광속을 발생시키는 광속분할수단과,
동일한 열방향에 존재하는 상기 부분광속 가운데, 일부의 부분광속을, 다른 부분광속과는 다른 입사각도로 상기 색광합성수단에 입사시키는 입사각 변경수단을 구비하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를 구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이(lens array)를 구비하고,
상기 입사각도 변경수단은 반사면에 단차를 구비하는 단차가 형성된 반사미러를 구비하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
혹은, 상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를 구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이를 구비하고,
상기 입사각도변경수단은 상기 렌즈어레이의 면에 대하여 경사지도록 배치된 투광성판재를 구비하는 구성으로 하는 것도 바람직하다.
이와 같이 하여도, 색광합성수단의 중심축에 대한 일부의 부분광속의 중심광로의 위치를 다른 부분광속의 중심광로의 위치에서 어긋나게 하는 것이 가능하고, 각각의 부분광속은 다른 위치에 암선을 형성한다. 따라서 투사된 화상에 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있다. 또한 상기 각 경우를 조합 구성하는 것에 의하여 더욱이 투사되는 화상에 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있다.
제2투사형 표시장치는,
조명광을 출사하는 조명광학계와,
상기 조명광을, 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
상기 3색을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일방향으로 출사하는 색광합성수단과,
상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
상기 조명광학계는,
광원에서 출사된 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이와,
상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하는 광로변경수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈 가운데, 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향(이전의 설명에서는 행방향)을 따라 배열되어 있는 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속은, 색광합성수단의 중심축을 투사면 상의 거의 동일한 위치에 투영되어 암선을 형성한다. 따라서 광로변경수단에 의하여, 이들의 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 일부광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하면, 상기 제1원리에 기초하여 이들 복수개의 부분광속에 의하여, 색광합성수단의 중심축이 거의 동일한 위치에 투영되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 투영된 화상에 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하게 된다.
상기 제2투사형 표시장치에 있어서, 상기 광경로(optical path) 변경수단은, 소정의 방향을 따라 광원의 광축에서 일정한 거리만큼 각각 이격된 위치를 통과하는 부분광속의 광로를, 다른 위치를 통과하는 부분광속의 광로에서 어긋나게 하는수단을 구비하는 것이 바람직하다.
광원에서의 광의 강도는, 그 광축에서의 거리에 의존한다. 따라서 비교적 강도가 높은 부분광속이 통과하는 광로를, 다른 부분광속에서 어긋나도록 하면, 투사된 화상에 형성된 암선을 눈에 뜨기 어렵게 하는 것이 가능하다.
그리고 일정한 거리는, 광원이 광원램프와 상기 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경(concave mirror)을 구비하는 경우, 상기 요면경의 초점거리에 거의 동일한 것이 바람직하다. 광원의 광축에서 상기 요면경의 초점거리만큼 각각 떨어진 위치를 통과하는 부분광속은 다른 부분광속에 비하여 강도가 높다. 따라서 그 부분광속의 광로를 다른 위치를 통과하는 부분광속의 광로에서 어긋나게 하는 것에 의하여, 투사되는 화상에 형성되는 암선을 눈에 띄지 않도록 할 수 있다.
상기 제2투사형표시장치에 있어서, 상기 광경로 변경수단은 반사면에 단차를 구비하는 단차가 형성된 반사미러를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 극히 간단한 구성으로 특정의 부분광속의 광로를 임의로 변경하는 것이 가능하다.
또한 상기 단차형 반사미러의 단부는, 상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향과는 수직인 방향을 따라 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 일부의 부분광속의 광로를, 색광합성수단의 중심축에 상당하는 방향을 따라 어긋나도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 단차형 반사미러는, 상호 높이가 다른 제1반사면과 제2반사면을 구비하고, 상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 상기 소정의 방향을 따라 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 2개의 위치에 상기 제2반사면이 각각설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 비교적 광강도가 높은 부분광속의 광로를, 두 개의 제2반사면에서 각각 변경할 수 있다.
혹은 상기 광로변경수단은, 상기 제2렌즈어레이의 면에서 경사지게 배치된 투광성판재를 준비하도록 하는 것도 가능하다. 이렇게 하면 특정 부분광속의 광로를 임의로 변경할 수 있게 된다.
상기 조명광학계는, 더욱이
상기 제2렌즈어레이와 광로변경수단 사이의 어느 하나의 위치에 설치된 편광변환소자를 구비하고,
상기 편광변환소자는, 상호 평행한 편광분리막과 반사막의 복수개의 조를 구비하며, 상기 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈를 통과한 복수개의 부분광속을 각각 2종류의 직선 편광성분으로 분리하는 편광 빔 스플리터 어레이(polarization beam splitter array)와,
상기 편광 빔스플리터 어레이로 분리되는 상기 2종류의 직선편광성분의 편광방향을 구비하는 편광변환수단을 구비하고,
상기 광로변경수단에 의하여 상기 색합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 소렌즈를 통과하고, 상기 편광 빔스플리터 어레이로 분리된 상기 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 다른 광로에서 어긋나도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 편광변환소자는, 입사된 광을, 편광 빔 스플리터 어레이에 의하여 2종류의 직선 편광성분으로 분리한 후, 편광변환수단에 의하여 이들의 편광방향을정리하여 출사한다. 따라서 편광 빔스플리터 어레이에서 분리된 2종류의 직선편광성분광로의 일부가 다른 광로에서 어긋나는 것으로, 투사된 화상에 형성되는 암선을, 더욱 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하다.
또한 이들 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 상기 광로변경수단에 의하여 다른 광로에서 어긋하는 양은, 상기 2종류의 직선 편광성분의 인접하는 광로간의 거리의 약 1/2인 것이 바람직하다.
이들 2종류의 직선편광성분의 인접하는 광로간의 거리의 약 1/2만큼 광로를 이동시키도록 하면, 이동하지 않은 2종류의 직선편광성분의 광로와, 이동전의 2종류의 직선편광성분의 광로가, 서로 거의 동등한 거리로 배치된다. 즉, 4종류의 광로가 각각 거의 등거리로 배치되어서, 화상에 형성되는 암선을, 더욱 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하게 된다.
또한 상기 제2투사형 표시장치에 있어서, 상기 제1 및 제2렌즈어레이를 순차적으로 통과한 복수개의 부분광속을 중첩시켜 상기 3조의 광변환수단을 조명하는 중첩광학계를 구비하고, 상기 광로변경수단은 상기 제2렌즈어레이와 중첩광학계와의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
제3투사형 표시장치는,
상기 조명광을, 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이서로 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
상기 조명광학계는,
광원에서 출사된 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향과 수직인 행방향을 따라, 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향을 따라 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 위치에 존재하는 행이, 다른 행에서 일정 간격 어긋남량만큼 어긋난 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈 가운데, 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정 방향을 따라 배열된 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속은, 색광합성수단의 중심측을 투사면 상에 거의 동일한 위치에 투영하여 암선을 형성한다. 그 가운데 특히 광원이 광원램프와 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경을 구비하는 경우, 광원의 광축에서 요면경의 초점거리만큼 각각 떨어진 위치에 존재하는 행의 소렌즈를 통과하는 부분광속의 강도가 비교적 높다. 따라서 이와 같은 행을 다른 행에서 어긋나도록 하면 전술한 제2원리에 의하여 투사되는 화상에 형성되는 암선을 눈에 뜨기 어렵게 하는 것이 가능하다.
제4투사형 표시장치는,
조명광을 출사하는 조명광학계와,
상기 조명광을, 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하고, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일방향으로 출사하는 색광합성수단과,
상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
상기 조명광학계는,
광원에서 출사된 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향과 수직인 행방향을 따라,각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 복수행의 적어도 일부의 행이 다른 행에서 어긋난 위치에 배치되어, 행방향과 수직인 방향으로 본 때에 상기 소렌즈가 서로 동등한 위치로 배치되어 있는 행의 수가, 상기 복수행의 합의 2/5 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈 가운데, 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 배열되는 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속은 색광합성수단의 중심축을 거의 동일한 위치에 투영하여 암선을 형성한다. 따라서 제4투사형 표시장치와 같이 행의 합수의 2/5이하가 서로 동등한 위치에 배열되어 있도록 하면, 상술한 제2원리에 의하여 투사된 화상에 형성되는 암선을 눈에 뜨기 어렵게 하는 것이 가능하다.
제4투사형표시장치에 있어서, 상기 제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 행이, 일정의 어긋남량만큼 순차적으로 서로 어긋난 배치를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상호 등가의 위치에 배열되는 행을 적게 하는 것이 용이하다.
본 발명의 제1조명광학계는,
조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
X자형상으로 배치된 22종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일방향으로 출사하는 색광합성수단과,
상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치에 사용되고, 상기 조명광을 출사하는 조명광학계로서,
적어도 상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 거의 분할된 적어도 일렬의 복수개의 부분광속을 발생함과 같이 상기 복수개의 부분광속을 중첩하는 분할중첩광학계를 구비하고,
상기 분할중첩광학계는,
상기 일렬의 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속에 의하여 상기 중심축이 상기 투사면 상에 투사되는 위치가, 다른 부분광속에 의하여 투사되는 위치에서 상기 중심축에 상당하는 방향과는 다른 방향으로 어긋나도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
제2조명광학계는,
조명광을 출사하는 조명광학계로서,
광원에서 출사되는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌저어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이와,
소정의 방향을 따라 배열되어 있는 상기 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나게 하는 광로변경수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제3조명광학계는,
조명광을 출사하는 조명광학계로서,
광원에서 출사하는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
상기 제1 및 제2렌즈어레이는,
소정의 방향과 수직인 행방향을 따라 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 소정의 방향을 따라, 상기 광원의 광축에서 일정한 거리만큼 각각 떨어진 위치에 존재하는 행이, 다른 행에서 일정한 어긋남량 만큼 어긋한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제4조명광학계는,
조명광을 출사하는 조명광학계로서,
광원에서 출사하는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하느 제2렌즈어레이를 구비하고,
상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
소정의 방향과는 수직인 행방향을 따라, 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는복수개의 행으로 분할되어 있으며, 상기 복수개의 행의 적어도 일부의 행이 다른 행에서 어긋난 위치에 배치되고, 행방향과 수직인 방향에서 볼 때 상기 소렌즈가 상호 동등한 위치에 배열되어 있는 행의 수가, 상기 복수개의 행의 합의 2/5이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.
제2 내지 제4조명광학계의 소정의 방향은 투사형 표시장치의 색광합성수단의 중심축에 상당하는 방향이다. 따라서 행방향은 그 중심축의 방향과 수직인 방향이다.
제1 내지 제4조명광학계를 투사형 표시장치에 사용하는 것에 의하여 제1 내지 제4투사형 표시장치와 동일하게 투사된 화상으로 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하다.
다음에는 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대하여 설명한다. 단 이하의 설명에 있어서는 특히 정의하지 않는 한, 광의 진행방향을 z방향, z방향에서 보아 3시 방향을 x방향, 12시 방향을 y방향으로 통일하고 있다.
A. 제1실시예
도 5는 본 발명의 제1실시예로서의 투사형 표시장치(1000)의 요부를 보인 개략 평면도이다. 이러한 투사형 표시장치(1000)는, 조명광학계(900)와 다이크로익미러(210,212)(dichroic mirror)와, 반사미러(220,222,224)와, 입사측렌즈(230)과, 릴레이렌즈(relay lens)(232)와, 3매의 필드렌즈(field lenses)(240,242,244)와, 3매의 액정라이트밸브(liquid-crystal light valve)(액정패널)(250,252,254)와, 크로스 다이크로익 프리즘(260)과, 투사렌즈계(270)을 구비하고 있다.
조명광학계(100)는, 거의 평행한 광속을 출사하는 광원(110)과, 제1렌즈어레이(120)과, 제2렌즈어레이(130)과, 입사광을 소정의 직선편광성분으로 변환하는 편광변환소자(140)와, 단차형 반사미러(150)과, 중첩렌즈(superposing lens)(160)를 구비하고 있다. 조명광학계(100)는, 피조명영역인 3매의 액정 라이트밸브(250,252,254)를 거의 균일하게 조명하기 위한 광학계이다.
광원(110)은, 방사상의 광선을 출사하는 방사광원으로서의 광원램프(112)와, 광원램프(112)에서 출사된 방사광을 거의 평행한 광선속으로 출사하는 요면경(concave mirror)(114)를 구비하고 있다. 요면경(114)로서는 포물선경을 이용하는 것이 바람직하다.
도 6은 제1 및 제2렌즈어레이(120,130)의 외관을 보인 사시도이다. 제1렌즈어레이(120)는 거의 구(矩)형상의 윤곽을 구비하는 소렌즈(122)가 M행 N열의 매트릭스 상태로 배열된 구성을 가진다. 본 실시예에서는 M=10, N=8이다. 제2렌즈어레이(130)도, 제1렌즈어레이(120)의 소렌즈(122)에 대응하도록, 소렌즈가 M행 N열의 매트릭스상태로 배열된 구성을 가진다. 각 소렌즈(122)는, 광원(110)(도 5)에서 출사된 광속을 복수개의(즉 M X N개의) 부분광속으로 분할하고, 각 부분광속을 제2렌즈어레이(130)의 근방에서 집광시킨다. 각 소렌즈(122)를 z방향에서 본 외형 형상은, 액정 라이트밸브(250,252,254)의 형상과 유사형을 이루도록 설정되어 있다. 이러한 실시예에서는 소렌즈(122)의 아스펙트비(Aspect ratio)(가로 세로의 치수의 비 율)은 4:3으로 설정되어 있다.
제2렌즈어레이(130)는, 각 부분광속의 중심광로를 시스템광축에 평행하게 제공하는 기능을 구비하고 있다. 광원부(110)에서 출사된 광속이 시스템광축에 평행한 평행광이면, 제1렌즈어레이(120)의 소렌즈(122)에서 출사된 부분광속도 그 중심광로가 시스템광축에 평행하기 때문에, 제2렌즈어레이(130)을 생략하는 것이 가능하다. 그러나 광원(110)에서 광의 중심광로가 시스템광축에 대하여 어느 각도를 가지는 광이 출사되면, 소렌즈(122)에서 출사되는 부분광속의 중심광로도 시스템광축에 평행하지 않다. 이와 같은 경사진 중심광로를 구비하는 부분광속은, 본래 조명하는 장소의 영역, 즉 액정 라이트밸브(250,252,254)를 조명하는 것이 불가능한 경우가 있다. 이러한 것은, 투사형표시장치에 있어서, 광의 이용효율을 저하시키는 것으로 된다. 제2렌즈어레이(130)은 이와 같은 광의 중심광로가 시스템광축에 대하여 어떤 각도를 가지고 부분광속이 소렌즈(132)에 입사되는 경우에, 그 중심광로를 시스템광축에 형행하게 되도록 변환하고, 광의 이용효율을 향상시킨다.
도 7은, 편광변환소자(140)(도 5)의 구성을 보이는 설명도이다. 이러한 편광변환소자(140)는, 편광 빔 스플리터 어레이(polarization beam splitter array)(141)와, 선택위상차판(selective phase difference plate)(142)를 구비한다. 편광빔스플리터(141)는 각각 단면이 평행사변형의 기둥형상의 복수개의 투광성판재(143)가, 교호 부착된 형상을 가지고 있다. 그리고 이러한 편광빔스플리터(141)은, 편광분리막(144)와 반사막(145)가 교호로 배치되도록, 이들 막이 형성되어 있는 복수개의 판유리를 부착하여 소정의 각도로 경사지게 절단하는 것에 의하여 제조된다.
제1 및 제2렌즈어레이(120,130)를 통과한 램덤(random)한 편광방향을 구비하는 광은, 편광분리막(144)에서 s편광광(polarized light)과 p편광광으로 분리된다. s편광광은, 편광분리막(144)에 의하여 거의 수직으로 반사되고, 반사막(145)에 의하여 더욱이 수직으로 반사되고 나사 출사된다. 한편 p편광광은, 편광분리막(144)를 그대로 통과한다. 선택위상차판(142)는, 편광부리막(144)를 통과하는 과의 출사면 부분에 λ/2위상파층(146)이 형성되어 있고, 반사막(145)에서 반사된 광의 출사면 부분은 λ/2위상차층이 형성되어 있지 않은 광학소자이다. 따라서 편광분리막(144)를 투과한 p편광광은, λ/2위상차층(146)에 의하여 s편광광으로 변환되어 출사된다. 그 결과 편광변환소자(140)에 입사된 램덤한 편광방향을 구비하는 광속은 거의 s편광광으로 되어 출사된다.
그리고 도 7a에서 알 수 있는 바와 같이, 편광변환소자(140)의 일개소의 편광분리막(144)에서 출사되는 s편광광의 중심의 위치(두개의 s편광광을 한세트의 광속으로 본 경우의 중심의 위치)는, 입사되는 램덤한 광속(s편광광 + p편광광의 중심보다 x방향으로 어긋나 있다. 이러한 어긋남량은, λ/2위상차층(146)의 폭(Wp)(즉 편광분리막(144)의 x방향의 폭)의 반과 같다. 이 때문에 도 5에 도시한 바와 같이, 광원(110)의 광축(2점쇄선으로 도시)은, 편광변환소자(140)의 히우의 시스템광축(일점쇄선으로 도시)에서, Wp/2에 동등한 거리(D)만큼 어긋난 위치로 설정되어 있다.
도 5에 도시한 투사형 표시장치에 있어서, 광원(110)에서 출사된 평행광속은, 인테그레이터 광학계를 구성하는 제1 및 제2렌즈어레이(120,130)에 의하여, 복수개의 부분광속으로 분할된다. 제1렌즈어레이(120)의 소렌즈(122)는, 각 부분광속을 편광변환소자(140)의 편광분리막(144)(도 7)의 근방에 집광시킨다. 편광변환소자(140)에서 출사된 부분광속은 단차형 반사미러(150)으로 반사된다. 이러한 단차형 반사미러(150)의 구성과 기능에 대해서는 후술한다. 중첩렌즈(160)은, 이들의 복수개의 부분광속을 중첩시켜서, 피조명영역인 액정 라이트밸브(250,252,254)에 집광시키는 중첩광학계로서의 기능을 가진다. 그 결과 각 액정 라이트밸브(250,252,254)는 거의 균일하게 조명된다.
2매의 다이크로익 미러(210,212)는, 중첩렌즈(160)에서 집광된 백색광을, 적, 녹, 청의 3색의 색과으로 분할하는 색광분리수단으로서의 기능을 구비한다. 제1다이크로익 미러(210)은 조명광학계(100)에서 출사된 백색광속의 적색광성분을 투과시키는 것과 같이 청색광성분과 녹색광성분을 반사한다. 제1다이크로익 미러(210)을 투과시킨 적색광은, 반사미러(220)에서 반사되고, 필드렌즈(240)을 통과하여 적광용의 액정 라이트밸브(250)에 도달한다. 이러한 필드렌즈(240)는, 편광변환소자(140)에서 출사된 부분광속을 그 중심광로에 대하여 평행한 광속으로 변환하는 기능을 가진다. 다른 액정 라이트밸브의 전에 설치된 필드렌즈(242,244)도 동일하다. 제1다이크로익 미러(210)에서 반사된 청색광과 녹색광 가운데, 녹색광은 제2다이크로익 미러(212)에 의하여 반사되고, 필드렌즈(242)를 통하여 녹광용의 액정 라이트밸브(252)에 도달한다. 한편 청색광은 제2다이크로익 미러(212)를 투과하고, 입사측렌즈(230), 릴레이렌즈(232) 및 반사미러(222,224)를 구비하는 릴레이렌즈계를 통하고, 더욱이 필드렌즈(출사측렌즈)(244)를 통하여 청색광용의 액정 라이트밸브(254)에 도달한다. 그리고 청색광에 릴리이렌즈계가 사용되는 것은, 청색광의 광로의 길이가 다른 색광의 광로의 길이보다 길어서, 광의 이용효율의 저하를 방지하기 위한 것이다.
3매의 액정 라이트밸브(250,252,254)는 부여된 화상정보(화상신호)에 따라서, 3색의 색광을 각각 변조하여 화상을 형성하는 광변조수단으로서의 기능을 가진다. 크로스 다이크로익 프리즘(260)은 3색의 색광을 합성하여 칼라화상을 형성하는 색광합성수단으로서의 기능을 가진다. 그리고 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 구성은 도 18 및 도 19에서 설명한 바와 같은 것이다. 즉, 크로스 다이크로익 프리즘(260)에는, 적광을 반사하는 유전체다층막과, 청광을 반사하는 유전체다층막이, 4개의 직각 프리즘의 계면에 거의 X자형상으로 형성되어 있다. 이들 유전체다층막에 의하여 3개의 새광이 합성되어, 칼라 화상을 투사하기 위한 합성광이 형성된다. 크로스 다이크로익 프리즘(260)에서 생성되는 합성광은, 투사렌즈계(270)의방향으로 출사된다. 투사렌즈계(270)는 그 합성광을 투사스크린(300) 상에 투사하여, 칼라화상을 표시하는 투사광학계로서의 기능을 가진다.
그리고 도 5에 도시한 투사형 표시장치(1000)는, 단차형반사미러(150)에 특징이 있다. 도 8은, 단차형 반사미러(150)의 구성을 보인 정면도(a) 및 평면도 (b), (c)이다. 그리고 (b),(c)는 (a)를 후방측에서 본 도면이다. 이러한 단차형 반사미러(150)는, 평탄한 메인미러(152) 상에 좁고 긴 띠형상의 두 개의 서브미러(154)를 부착한 것이다. 두 개의 서브미러(154)는, 메인미러(152)의 높이의 중심에서 거의 대칭인 높이에, 각각 수평으로 부착되어 있다. 이들 미러는 전반사미러 또는 열에너지를 투과시키는 콜드미러(cold mirror)로 구성되는 것이 가능할 것이다. 더욱이 열에너지 뿐만 아니라, 자외선을 투과시키는 기능을 가지는 것도 좋다. 열에너지나 자외선을 투과시키는 기능을 단차형 반사미러(150)에 가지도록 하는 것에 의하여 액정 라이트밸브(250,252,254)에 통상 설치되는 편광판 등의 열이나 자외선에 의한 열화를 저감시킬 수 있다.
도 9, 도 10은, 단차형 반사미러(150)의 기능을 보이는 설명도이다. 그리고 도 10은, 도 9의 A-A선을 포함하는 xy평면에 있어서의 단면도이다. 도 9, 도 10에는 실선과 일점쇄선에 의하여 두 개의 중심광로가 도시되어 있다. 실선은 서브미러(154)에서 반사된 광의 중심광로를 도시하고, 일점쇄선은 메인미러(152)에서 반사되는 광의 중심광로를 보이는 것이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이 두 개의 광로는, 어느것도 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향 위치(x방향위치)에 배치되는 소렌즈를 통과하는 부분광속의 중심광로를 도시한 것이며, 이러한 행방향위치(y방향)이 다른 것 뿐이다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 실선으로 표시하는 광로는 단차형 반사미러(150)에서 반사된 후에, 일점쇄선으로 표시한 광로에 대하여 x방향으로 어긋나게 된다.
여기서 실선으로 보인 서브미러(sub-mirror)(154)에서 반사되는 광의 중심광로가, 일점쇄선으로 표시되는 메인미러(152)에서 반사되는 광의 중심광로에 대하여, 단차형 반사미러(150)에 의하여 어긋나 있다는 것은, 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향으로 배열된 소렌즈를 통과하는 부분광속 가운데, 서브미러(154)에서 반사되는 광속과, 메인미러(152)에서 반사되는 광속이 반사미러(150)에 의하여 x방향으로 어긋나 있다는 것과 동일한 의미이다. 그 결과 이들 부분광속은 중첩렌즈(160)의 x방향의 상호 다른 위치에 입사되기 때문에 액정 라이트밸브(252) 상을 조명하여 통과하는 입사각도가 각각 다른 것으로 된다.
액정 라이트밸브(252) 상을 다른 입사각도로 통과한 부분광속은, 액정라이트밸브(252)에 있어서 변조를 받은 후, 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내를 통과한다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 메인미러(152)에 의하여 반사된 부분광속의 중심광로와, 서브미러(154)에 의하여 반사된 부분광속의 중심광로와는 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 입사각도, 즉 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내의 통과각도가 다른 것에 의하여 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)에 대하여 다른 위치를 각각 통과한다. 우선 제1, 제2원리로서 상술한 바와 같이 부분광속의 중심광로의 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내의 통과각도가 다르면 또한 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)에 대한 부분광속의 중심광로의 위치가 다르면암선(暗線)이 형성되는 위치도 다르게 된다. 따라서 동일한 열방향으로 배열된 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속의 각각에 의하여 형성된 암선이 일개소에 집중하지 않고 암선이 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하게 된다.
도 11은, 도 9에 있어서의 단차형 반사미러(150)과 편광변환소자(140)의 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 편광변환소자(140)는 입사한 램덤한 편광성분을 구비하는 광속을, s편광광속으로 변환하여 출사한다. 편광분리막(144), λ/2위상파층(146)을 경유하여 출사되는 s편광광속의 중심광로와의 사이의 거리(L)는, 편광분리막(144)와 반사막(145)의 거리(W)의배이다. 이 거리(L)과 거리(W)와의 관계는, 편광분리막(144)와 반사막(145)가 광입사면에 대하여 45도 경사져 있는 것으로 대응하고 있다. 또한 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 관계는 실선으로 도시한 s편광광속의 중심광로와, 일점쇄선으로 도시한 s편광광속의 중심광로와의 공통이다.
본 실시예에 있어서, 서브미러(154)의 두께(h)는, 편광분리막(144)와 반사막(145)의 거리(W)의 1/2로 설정되어 있다. 단차형 반사미러(150)는 시스템광축에 대하여 45도 경사져 있어서 이러한 단차형 반사미러(150)에서 반사된 후에, 실선과 일점쇄선으로 도시되어 있는 중심광로의 x방향의 위치가 어긋나고 4개의 중심광로가 각각 x방향으로 L/2의 거리로 등간격으로 배치되는 것으로 된다.
액정 라이트밸브(252) 상을 서로 다른 입사각도로 통과한 부분광속은, 액정 라이트밸브(252)에 있어서 변조된 후에, 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내를 통과한다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 단차형 반사미러(150)에 있어서 상호 위치가어긋난 4개의 중심광로는, 크로스 다이크로익 프리즘(260)으로 입사각도가 다르게 되는 것으로 되고, 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)에 대하여 각각 다른 위치를 각각 통과한다. 우선 제1, 제2의 원리로서 상술한 바와 같이, 부분광속의 중심광로의 크로스 다이크로익 프리즘(260)으로의 입사각도, 즉 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내의 통과각도가 다르면, 우선 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)에 대한 부분광속의 중심광로의 위치가 다르면 암선이 형성되는 위치도 다르게 된다. 따라서 동일한 열방향으로 배열된 M개의 소렌즈를 통과하는 부분광속의 각각에 의하여 형성되는 암선이 1개소에 집중되는 것 없이, 암선을 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하다.
그리고 도 9에 관한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 인테그레이터 광학계를 구비하는 조명광학계에 단차형 반사미러(150)을 채용하는 것 만으로도 암선은 눈에 띄지 않게 되지만, 이들에 편광변환소자를 조합하면 더욱 암선이 눈에 뜨지 않게 된다. 인테그레이터 광학계를 구비하는 조명광학계에 단차형 반사미러(150)을 채용하면, 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향위치(x방향위치)에 배열된 소렌즈를 통과하는 부분광속의 중심광로를 두 개의 다른 x방향위치에 어긋나도록 하는 것이 가능하기 때문에, 암선도 2개소에 분사되는 것으로 된다. 이것에, 더욱이 편광변환소자를 조합하면 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향(x방향위치)에 배열된 소렌즈를 통과하는 부분광속의 중심광로를 4개의 다른 x방향위치에 어긋하게 하는 것이 가능하기 때문에 암선도 4개소로 분산되는 것으로 되기 때문이다.
그리고 서브미러(154)의 두께(h)는, 동일한 열에 존재하는 소렌즈를 통과하는 부분광속 가운데, 단차형 반사미러(150)에 의하여 z방향의 위치가 어긋나는 부분광속의 중심광로와, 그렇지 않는 부분광속의 중심광로와의 사이에 거리(l)가, 편광분리막(144), λ/2위상차층(146)을 경유하여 출사되는 s편광광속의 중심광로와, 편광분리막(144), 반사막(145)를 경유하여 출사되는 s편광광속의 중심광로와의 사이의 거리(L)과 다른 값으로 되도록 설정되면 좋다. 특히 도 11에 도시한 바와 같이, l=L/2로 되도록 두께(h)를 설정하면, 스크린상에 투영되는 암선이 분사되는 위치가 가장 이격되는 것으로 되고, 따라서 가장 암선을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있게 된다.
그런데 도 8에 도시한 두 개의 서브미러(154)의 높이 방향에 있어서의 위치와 폭은, 광원(110)에서의 광속의 강도가 큰 위치에 대응하도록 결정되어 있다. 즉 렌즈어레이(120,130)의 높이의 중심에서 요면경(114)의 초점거리(f) 만큼 이격된 위치에 존재하는 소렌즈를 통과하는 부분광속의 광강도는, 다른 높이위치의 소렌즈를 통과하는 부분광속의 광강도보다 크다. 따라서 단차형 반사미러(150)의 서브미러(154)를, 이들 광강도가 큰 부분광속이 반사하는 영역을 통과하는 광의 광축을 어긋하도록 하는 것이 가능하도록 설정하면 효과적이다.
서브미러(154)의 폭(높이방향의치수)는, 도 8에 도시한 예보다 크게 하도록 하여도 좋다. 투사스크린 상의 암선은 그 광량이 다른 부분의 광량의 약 95% 이하로 되도록 눈에 띄기 쉽고, 약 98 - 97% 정도 이상에서는 거의 눈에 띄지 않는다. 따라서 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축이 투영되어 만들어지는 암선의 광량이 다른 부분의 광량의 약 98% 이상으로 되도록 서브미러(154)의 폭을 조정하면된다.
그리고 도 8에 도시한 단차형 반사미러(150)에서는, 메인미러(152)와 서브미러(154)의 2단의 구성으로 하였지만, 3단 이상의 다단의 단차형 반사미러를 사용하는 것도 가능하다.
B. 제2실시예
도 12는, 본 발명에 의한 제2실시예의 투사형 표시장치(2000) 및 그 조명광학계의 요부를 보인 도면이고, 제1실시예의 도 9에 상당한다. 제2실시예는, 제1실시예의 단차형 반사미러(150) 대신에 통상의 평탄한 반사미러(156)을 사용하고, 또한 편광변환소자(140)과 반사미러(156)과의 사이에 평판상의 투광성판재(158)를 설치하는 것이다. 다른 구성요소는, 제1실시예의 투사형 표시장치(1000)와 동일하다. 그리고 투광성판재(158)는, 제2렌즈어레이(130)과 중첩렌즈(160)과의 사이에 설치되면 좋다. 예를 들면 반사미러(156)과 중첩렌즈(160)의 사이에 설치되도록 하여도 좋다.
투광성판재(158)는, 도 8에 도시한 2매의 서브미러(154)에 상당하는 높이위치에, 2매 설치되어 있다. 그리고 투광성판재(158)의 높이방향의 크기는 제1실시예에서 설명한 서브미러(154)(도 8)에 거의 동등하다. 그런데 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)는, 도 1의 지면과 수직인 방향을 따라 신장되어 있다. 따라서 투광성판재(158)는, 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축(262)에 상당하는 방향의 주위에 회전한 위치에, 렌즈어레이(120,130)의 면에서 경사져 설치된다. 투광성판재(158)로서는, 판유리나 판상의 광학유리를 사용할 수 있다.
공지된 바와 같이, 평판상의 투광성판재(158)는, 경사로 입사되는 광선의 광로를 거의 평행이동시키는 기능을 가지고 있다. 2매의 투광성판재(158)는, 2매의 서브미러(154)에 상당하는 위치에 각각 설치되어 있어서, 그 투광성판재(158)를 통과하는 광선의 광로는 도 12에 있어서 일점쇄선으로 도시한 바와 같이 평행이동한다. 한편 실선으로 도시한 광선은 투광성판재(158)을 통과하지 않아서 광로가 변경되어 있지 않다.
이와 같이 제2실시예에 있어서의 단차형 반사미러(150)과, 제1실시예에 있어서 투광성판재(158)는 어느것도 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향 위치를 통과한 복수개의 부분광속 가운데의 일부의 광로를, 다른 부분광속의 광로에서 어긋나게 하는 광로변경수단으로서의 기능을 구비한다. 또한 이들과 중첩렌즈(160)은 렌즈어레이(120,130)의 동일한 열방향 위치를 통과한 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로의 크로스 다이크로익 프리즘(260)으로 입사되는 입사각도가 다른 부분광속의 광로의 입사각도와 다르게 하는 광로각도 변경수단으로서의 기능을 가진다. 그리고 광로 변경수단에 의한 광로의 변경폭은, 적어도 편광변환소자(140)에서 분리된 2개의 직선편광성분 사이의 거리와 다른 값으로 되도록 설정되어 있다. 제2실시예의 경우에는 투광성판재(158)의 굴절율과 경사각과 두께를 조절하는 것에 의하여 광로의 변경폭을 조정하는 것이 가능하다.
그리고 광로변경수단으로서는 단차형 반사미러나 투광성판재 이외의 것도 사용할 수 있도록 하여도 좋고, 복수종의 광로변경수단을 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
C. 제3실시예
도 13은, 제1실시예의 렌즈어레이(lens arrary)(120,130)과, 제3실시예의 투사형표시장치(3000)에 사용되는 렌즈어레이(124,134)를 비교하여 표시하는 정면도이다. 제3실시예는 이들의 렌즈어레이(124,134)를 사용하고 또한 단차형 반사미러(150) 대신에 통상의 평탄한 반사미러를 사용하고 있다. 제3실시예의 투사형 표시장치(3000)는, 이들의 점과, 후술하는 편광변환소자의 변경점 이외는, 제1실시예의 투사형 표시장치(1000)와 동일한 구성을 가지고 있다.
도 13의 (B)에 도시한 바와 같이 제3실시예의 렌즈어레이(124,134)는 10행의 소렌즈 중에서 4행째와 7행째의 소렌즈를 다른 행에서 좌우로 어긋나도록 한 것이다. 즉 4행째의 소렌즈는 다른 행에서 어긋남량(d) 만큼 우측으로 어긋나 있고, 7행째의 소렌즈는 역으로 다른 행에서 어긋남량(d)만큼 좌측으로 어긋나 있다.
4행째와 7행째는, 렌즈어레이의 높이 방향의 중심에서, 요면경(114)의 초점거리(f) 만큼 떨어진 위치에 각각 존재한다. 전술한 바와 같이 이러한 높이 위치를 통과하는 부분광속은, 다른 높이 위치를 통과하는 부분광속 보다 강도가 높다. 따라서 이들 행의 소렌즈를 좌우로 어긋나도록 하는 것에 의하여, 이들 소렌즈를 통과하는 부분광속이, 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 통과하는 때의 각도를 변경하는 것이 가능하다. 이러한 형태를 도 14를 사용하여 설명한다. 도 14에 있어서는 설명을 쉽게 하기 위하여 본 실시에의 투사형 표시장치(3000)의 구성요소(후술하는 편광변환소자(148) 등)의 일부를 생략하고 있다. 또한 도 14에는 제2렌즈어레이(134) 가운데, 3행째와 4행째의 부분만이 도시되어 있다. 이러한 도면에서 알 수 있는 바와 같이 이들 소렌즈를 통과하는 부분광속의, 크로스 다이크로익 프리즘(260) 내를 통과하는 시점의 각도는 어긋나 있고, 암선(DLa,Dle)가 다른 위치에 형성되어 있다. 그 결과 투사스크린(300) 상의 암선형성을 분산시켜서 눈에 띄기 어렵게 할 수 있다. 그리고 그 결과는 상술한 제2원리에 기초하고 있다.
4행째와 7행째의 소렌즈의 어긋남량(d)는, 소렌즈의 폭(P)의 약 1/3로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 4행째의 소렌즈와 7행째의 소렌즈도 상호 좌우로 어긋난 위치에 배치되고, 더욱이 투사스크린의 암선 형성 위치를 분산시켜서, 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하기 때문이다.
도 15는, 제1실시예에 사용되는 편광변환소자(140)과, 제3실시예에 사용되는 편광변환소자를 비교하여 도시한 도면이다. 도 15a는, 제1실시예에 있어서의 제2렌즈어레이(130)과 편광변환소자(140)의 평면도, 도 15b는 제1실시예의 편광변환소자(140)의 정면도이다. 이들에서 알 수 있는 바와 같이 편광변환소자(140)의 편광 빔스플리터어레이(141)와 선택위상차판(142)는, 이들 구성요소(투광성판재나 λ/2위상차판)이, 정면에서 보아 수직방향으로 신장되는 방향으로 배치되어 있다.
도 13b에 도시한 렌즈어레이(124,134)를 사용하는 경우에는, 도 15c 또는 d에 도시한 바와 같은 편광변환소자를 사용한다. 도 15의 (C)에 도시한 편광변환소자(148)는, 렌즈어레이(124,134)가 어긋난 행에 대응하는 위치에 있어서 그 어긋남량(d)과 동일한 양만큼 편광 빔 스플리터 어레이와 선택위상차판을 어긋나게 하는 구성을 구비하고 있다. 한편 도 15d에 도시한 편광변환소자(149)는, 편광 빔스플리터 어레이와 선택위상차판이, 정면에서 보아 수평방향으로 신장되는 방향으로 구성되어 있다. 도 15d와 같이, 수평방향으로 신장되는 방향으로 배치되면, 렌즈어레이의 행의 어긋남량(d)가 변하여도 동일한 편심변환소자를 사용하는 것이 가능하다고 하는 잇점이 있다. 단 이렇게 하기 위해서는 도 15d의 편광변환소자의 횡폭을 충분히 크게 설정할 필요가 있다.
D. 제4실시예
도 16은, 제1실시예의 렌즈어레이(120,130)와 제4실시예에서 사용되는 렌즈어레이(126,136)을 비교하여 도시한 정면도이다. 제4실시예는 이들 렌즈어레이(126,136)를 사용하는 점과, 이들에 대응한 편광변환소자를 사용하는 점 이외에는, 제3실시예와 동일한 것을 사용할 수 있어서, 그 설명은 생략한다.
도 16b에 도시한 바와 같이, 제4실시예의 렌즈어레이(126,136)는, 소렌즈의 각행이 순차적으로 조금씩 어긋나 있다. 즉 1,4,7,10행째는 동일한 위치에 배치되어 있고, 동일하게 2,5,8행째와 3,6,9행째도, 각각 동일한 위치에 배치되어 있다. 1행째를 기준으로 하면, 2,5,8행째는, 1행째에서 어긋남량(d) 만큼 우측으로 어긋난 위치이다. 또한 3,6,9행째는 이들과는 반대로 1행째에서 어긋남량(d) 만큼 좌측으로 어긋난 위치이다.
어긋남량(d)는, 소렌즈의 폭(P)의 약 1/3으로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 10행 가운데 2/5의 행이 상호 수직방향(즉 열방향)으로 중첩될 뿐이다. 상술한 바와 같이 열방향의 동일한 위치에 배열된 복수개의 소렌즈는, 투사 스크린 상에 있어서 동일한 위치에 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축을 투영하여 암선을 형성한다. 따라서 동일한 열방향위치에 중복되는 렌즈어레이의 행수가, 그 총합의 약 2/5 이하로 되도록 렌즈어레이의 행을 좌우로 어긋나게 하는 것에 의하여 투사스크린(300) 상의 암선을 눈에 띄기 어렵게 하는 것이 가능하다.
그리고 어긋남량(d)의 값은, 소렌즈의 폭(P)의 약 1/4로 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 소렌즈의 폭(P)의 약 1/3 내지 1/5의 범위의 어긋남량(d) 만큼, 각행을 상호 좌우로 어긋나도록 하는 것이 바람직하다.
이상의 제3 및 제4실시예에서와 같이, 2매의 렌즈어레이와 편광변환소자에 여러 가지 방안을 고려하는 것에 의하여, 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심축이 투사스크린(300) 상에 투영되어 형성되는 암선을 눈에 띄기 어렵게 할 수 있게 된다.
그리고 암선을 눈에 띄기 어렵게 하는 본 발명은, 상기 실시예나 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에 있어서 각종의 변형이 가능함은 물론이다.
즉, 투사형표시장치는, 조명광을 출사하는 조명광학계와, 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과, X자형상으로 배치되는 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하고, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과, 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하고, 적어도 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 거의 따라 분할된 적어도 일렬의 복수개의 부분광속을 발생함과 같이, 광변조수단 상에서 복수개의 부분광속을 거의 중첩하는 분할중첩광학계를 구비하고 있다. 그리고 이러한 분할중첩광학계는, 일렬의 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속에 의하여 색광합성수단의 중심축이 투사면 상에 투사되는 위치가, 다른 부분광속에 의하여 투사되는 위치에서, 색광합성수단의 중심축에 상당하는 방향과는 다른 방향으로 어긋나도록 구성되어 있으면 된다. 이들에 의하면, 일렬의 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속은 색광합성수단의 중심축을 투사면 상의 다른 위치에 투영하여 암선을 형성하여서, 투사되는 화상에 형성되는 암선을 눈에 뜨기 어렵게 할 수 있다.
또한 상기 각 실시예에서는 편광변환소자를 사용하여 하나의 직선편광성분으로 변환하지만, 편광변환소자를 생략하는 것도 가능하다. 이러한 경우에도, 상술한 각 실시예에 있어서 투사스크린 상에 형성되는 암선을 눈에 띄지 않도록 하는 효과가 거의 동일하게 달성된다.
또한 상기 각 실시예에서는, 투과형의 투사형 표시장치에 본 발명을 적용한 경우의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 반사형의 투사형 표시장치에도 적용하는 것이 가능하다. 여기서 투과형이라는 것은, 액정 라이트밸브 등의 광변조수단이 광을 투과하는 다입인 것을 의미하고, 반사형이라는 것은 광변조수단이 광을 투과하는 타입인 것을 의미한다. 반사형의 투사형 표시장치에서는, 크로스 다이크로익 프리즘은 백색광을 적, 녹, 청의 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단으로 이용됨과 같이 변조된 3색의 광을 다시 합성하여 동일한 방향으로 출사하는 색광합성수단으로서도 이용된다. 반사형의 투사형 표시장치에 본 발명을 적용한 경우에도, 투과형의 투사형 표시장치와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 이러한 조명광학계는 각종의 투사형 표시장치에 적용 가능하다. 또한 본 발명에 의한 투사형 표시장치는 예를 들면 컴퓨터에서 출력된 화상이나 비디오레코더에서 출력되는 화상을 스크린 상에 투사하여 표시하기 위하여 적용될 수 있다.

Claims (36)

  1. 조명광을 출사하는 조명광학계와,
    상기 조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
    상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
    X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
    상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
    상기 조명광학계는,
    상기 색광합성수단의 상기 중심축과 거의 평행한 열방향, 및 상기 색광합성수단의 상기 중심축과 거의 수직인 열방향으로 분할된 복수개의 부분광속을 발생함과 같이, 상기 복수개의 부분광속을 중첩하는 분할중첩광학계를 구비하고,
    상기 분할중첩광학계는,
    동일한 열방향에 존재하는 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속에 의하여 상기 중심축이 투사면 상에 투사되는 위치가, 다른 부분광속에 의하여 투사되는 위치에서 중심축에 상당하는 방향과는 다른 방향으로 어긋나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할중첩광학계는,
    상기 복수개의 부분광속을 발생하는 광속분할수단과,
    동일한 열방향에 존재하는 부분광속 가운데, 일부의 부분광속을 다른 부분광속과는 다른 입사각도로 상기 색광합성수단에 입사시키는 입사각변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 상기 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를 구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이를 구비하고,
    상기 입사각도 변경수단은 반사면에 단차를 가지는 단차형 반사미러를 구비하는 투사형표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를 구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이를 구비하고,
    상기 입사각변경수단은 상기 렌즈어레이의 면에 대하여 경사지게 배치되는 투광성판재를 구비하는 투사형표시장치.
  5. 조명광을 출사하는 조명광학계와,
    상기 조명광을, 3색의 분으로 분리하는 색광분리수단과,
    상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
    X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하여, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
    상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형 표시장치로서,
    상기 조명광학계는,
    광원에서 출사되는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이와,
    상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 배열되어 있는 상기 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하는 광로변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 상기 소정의 방향을 따라, 상기 광원의 광축에서 일정 거리 만큼 각각 이격된 위치를 통과하는 부분광속의 광로를, 다른 위치를 통과하는 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하는 수단을 구비하는 투사형표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광원은, 광원램프와, 상기 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경을 구비하고,
    상기 일정 거리는, 상기 요면경의 초점거리에 거의 동등하게 구성되는 투사형표시장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 반사면에 단차를 가지는 단차형 반사미러를 구비하는 투사형표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단차형 반사미러의 단부(段部)는, 상기 소정의 방향과는 수직인 방향을 따라 설치되는 투사형표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단차형 반시미러는, 상호 높이가 다른 제1반사면과 제2반사면을 구비하고, 상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정 방향을 따라 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 두 개의 위치에 상기 제2반사면이 각각 설치되는 투사형표시장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 상기 제2렌즈어레이의 면에서 경사지게 배치되는 투광성판재를 구비하는 투사형표시장치.
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명광학계는,
    상기 제2렌즈어레이와 강기 광로변경수단 사이의 어떤 위치에 설치되는 편광변환소자를 더 구비하고,
    상기 편광변환소자는, 서로 평행한 편광분리막과 반사막의 복수조를 구비하고, 상기 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈를 통과한 복수개의 부분광속을 각각 2종류의 직선편광성분으로 분리하는 편광 빔스플리터 어레이와,
    상기 편광 빔스플리터 어레이에서 분리된 2종류의 직선편광성분의 편광방향을 일치시키는 편광변환수단을 구비하고,
    상기 광로변경수단에 의하여, 상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정 방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 소렌즈를 통과하고, 상기 편광 빔스플리터 어레이에서 분리된 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 다른 광로에서 어긋나도록하는 투사형표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 상기 광로변경수단에 의하여 다른 광로에서 어긋나는 양은, 상기 2종류의 직선편광성분의 인접하는 광로 사이의 거리의 약 1/2인 투사형표시장치.
  14. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이를 순차적으로 통과한 복수개의 부분광속을 중첩시켜서 상기 3조의 광변조수단을 조명하는 중첩광학계를 구비하고,
    상기 광로변경수단은, 상기 제2렌즈어레이와 중첩광학계와의 사이에 설치되어 있는 투사형표시장치.
  15. 조명광을 출사하는 조명광학계와,
    상기 조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
    상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
    X자형으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
    상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형표시장치로서,
    상기 조명광학계는,
    광원에서 출사된 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
    상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향과 수직인 행방향을 따라, 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 색광합성수단의 상기 중심축에 상당하는 방향을 다라, 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 위치에 존재하는 행이, 다른 행에서 일정한 어긋남량만큼 어긋난 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광원은 광원램프와, 상기 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경을 구비하고,
    상기 일정거리는 상기 요면경의 초점거리에 거의 동일한 투사형표시장치.
  17. 조명광을 출사하는 조명광학계와,
    상기 조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리수단과,
    상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조되는 3조의 광변조수단과,
    X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하며, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일방향으로 출사하는 색광합성수단과,
    상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형표시장치로서,
    상기 조명광학계는,
    광원에서 출사되는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
    상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 방향과 수직인 행방향을 따라, 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 복수개의 행의 적어도 일부의 행이 다른 행에서 어긋난 위치에 배치되어, 행방향과 수직인 방향으로 본 때 상기 소렌즈가 상호 동등한 위치에 배열되어 있는 행의 수가, 상기 복수개의 행의 합의 2/5 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 행은, 일정한 어긋남량 만큼 순차적으로 서로 어긋난 배치를 구비하는 투사형표시장치.
  19. 조명광을 3색으로 분리하는 색광분리수단과,
    상기 3색의 광을 부여된 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3조의 광변조수단과,
    X자형상으로 배치된 2종류의 다이크로익막을 구비하고, 상기 다이크로익막이 상호 교차하는 위치에 상당하는 중심축을 구비하고, 상기 3조의 광변조수단에 의하여 변조된 3색의 광을 합성하여 동일 방향으로 출사하는 색광합성수단과,
    상기 색광합성수단에 의하여 합성된 광을 투사면 상에 투사하는 투사수단을 구비하는 투사형표시장치에 사용되고, 상기 조명광을 출사하는 조명광학계로서,
    상기 색광합성수단의 중심축과 거의 평행한 열방향 및 색광합성수단의 중심축에 거의 수직인 행방향으로 분할된 복수개의 부분광속을 발생함과 같이, 상기 복수개의 부분광속을 중첩하는 분할중첩광학계를 구비하고,
    상기 분할중첩광학계는,
    동일한 열방향에 존재하는 복수개의 부분광속 가운데 일부의 부분광속에 의하여 상기 중심축이 투사면 상에 투사되는 위치가, 다른 부분광속에 의하여 투사되는 위치에서 상기 중심축에 상당하는 방향과는 다른 방향으로 어긋나도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 분할중첩광학계는,
    상기 복수개의 부분광속을 발생하는 광속분할수단과,
    동일한 열방향에 존재하는 부분광속 가운데, 일부의 부분광속을 다른 부분광속과는 다른 입사각도로 색광합성수단에 입사시키는 입사각도 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 상기 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를 구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이를 구비하고,
    상기 입사각도 변경수단은 반사면에 단차를 구비하는 단차형 반사미러를 구비하는 조명광학계.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 광속분할수단은 상기 열방향 및 행방향으로 배열된 복수개의 소렌즈를구비하는 적어도 1매의 렌즈어레이를 구비하고,
    상기 입사각도 변경수단은 상기 렌즈어레이의 면에 대하여 경사지게 배치되는 투광성판재를 구비하는 조명광학계.
  23. 조명광을 출사하는 조명광학계로서,
    광원에서 출사되는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이와,
    소정 방향을 따라 배열되어 있는 상기 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속 가운데, 일부의 부분광속의 광로를 다른 부분광속의 광로에서 어긋나도록 하는 광로변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 소정의 방향을 따라 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 위치를 통과하는 부분광속의 광로를, 다른 위치를 통과하는 부분광속의 광로에서 어긋나게 하는 수단을 구비하는 조명광학계.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 광원은, 광원램프와, 상기 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경을 구비하고,
    상기 일정 거리는, 상기 요면경의 초점거리에 거의 동등한 조명광학계.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 반사면에 단차를 구비하는 단차형 반사미러를 구비하는 조명광학계.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 단차형 반사미러의 단부(段部)는, 상기 소정 방향과는 수직인 방향을 따라 설치되는 조명광학계.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 단차형 반사미러는, 상호 높이가 다른 제1반사면과 제2반사면을 구비하고, 상기 색광합성수단의 중심축에 상당하는 소정의 방향을 따라 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 2개의 위치에 상기 제2반사면이 각각 설치되는 조명광학계.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 광로변경수단은, 상기 제2렌즈어레이의 면에서 경사지게 배치되는 투광성판재를 구비하는 조명광학계.
  30. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈어레이와 상기 광로변경수단 사이의 어떤 위치에 설치되는 편광변솬소자를 구비하고,
    상기 편광변환소자는, 서로 평행한 복수조의 편광분리막과 반사막을 구비하고, 상기 제2렌즈어레이의 복수개의 소렌즈를 통과하는 복수개의 부분광속을 각각 2종류의 직선편광성분으로 분리하는 편광 빔스플리터 어레이와,
    상기 편광 빔스플리터 어레이에서 분리되는 2종류의 직선편광성분의 편광방향을 일치시키는 편광변환수단을 구비하고,
    상기 광로변경수단에 의하여, 상기 소정의 방향을 따라 배치되는 상기 복수개의 소렌즈를 통과하고, 상기 편광 빔스플리터 어레이에서 분리된 상기 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 다른 광로에서 어긋나도록 구성되는 조명광학계.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 2종류의 직선편광성분의 광로의 일부가 상기 광로변경수단에 의하여 다른 광로에서 어긋나는 양은, 상기 2종류의 직선편광성분의 인접하는 광로 사이의 거리의 약 1/2인 조명광학계.
  32. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이를 순차적으로 통과한 복수개의 부분광속을 중첩시켜서 상기 3조의 광변조수단을 조명하는 중첩광학계를 구비하고,
    상기 광로변경수단은, 상기 제2렌즈어레이와 상기 중첩광학계와의 사이에 설치되는 조명광학계.
  33. 조명광을 출사하는 조명광학계로서,
    광원에서 출사되는 광속을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
    소정 방향과 수직인 행방향을 따라 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수해의 행으로 분할되어 있고, 상기 소정의 방향을 따라, 상기 광원의 광축에서 일정 거리만큼 각각 이격된 위치에 존재하는 행이, 다른 행에서 일정한 어긋남량만큼 어긋난 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 광원은, 광원램프와, 상기 광원램프에서 출사되는 광을 반사하는 요면경을 구비하고,
    상기 일정 거리는 상기 요면경의 초점거리에 거의 동등한 조명광학계.
  35. 조명광을 출사하는 조명광학계로서,
    광원에서 출사되는 광원을 복수개의 부분광속으로 분할하는 복수개의 소렌즈를 구비하는 제1렌즈어레이와,
    상기 제1렌즈어레이의 복수개의 소렌즈에 각각 대응하는 복수개의 소렌즈를구비하는 제2렌즈어레이를 구비하고,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 각각은,
    소정 방향과는 수직인 행방향을 따라, 각각 복수개의 소렌즈를 구비하는 복수개의 행으로 분할되어 있고, 상기 복수개의 행의 적어도 일부의 행이 다른 행에서 어긋난 위치에 배치되어, 행방향과 수직인 방향에서 본 때 상기 소렌즈가 상호 동등한 위치에 배열되어 있는 행의 수가, 상기 복수개의 행의 합의 2/5 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제1 및 제2렌즈어레이의 복수개의 행이, 일정한 어긋남량 만큼 순차적으로 어긋난 배치를 가지는 조명광학계.
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