KR100492430B1 - 투사형 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형이고 저가인 영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 소정 속도로 대략 평행하게 이동시켜, 상기 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하고, 각 색광을 영상 표시 소자에 조사하여, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 형태로 구성한다.

Description

투사형 영상 표시 장치 {PROJECTION TYPE IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 광 벌브로서 투과형 액정 패널 혹은 반사형 영상 표시 소자 등의 영상 표시 소자를 사용하여, 스크린 상에 영상을 투영하는 투사 장치, 예를 들면, 액정 프로젝터 장치나 반사식 영상 표시 프로젝터 장치, 투사형 디스플레이 장치 등의 영상 표시 장치에 관한 것으로, 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 주기적으로 영상 표시 소자에 조사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 영상 표시 장치의 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 영상 표시 소자에 조사하는 기술에 관한 것이다.

영상 표시 장치는 일반적으로 소정의 파장, 예를 들면 적녹청의 색 마다의 영상을 1개소에 투사하여 컬러 영상을 얻기 때문에 각 색 마다에 영상 표시 소자가 필요하였다. 그러나, 영상 표시 소자가 고가이고 자원 절약화의 관점 등에서 영상 표시 소자 1개로 복수의 색의 영상을 표시하는 방법이 채용되고 있다.

영상 표시 소자 1개를 사용한 종래의 영상 표시 장치에 대해 도8을 사용하여 설명한다.

도8은 종래의 영상 표시 장치의 주요 구성부를 모식적으로 도시한 설명도이다. 도8의 영상 표시 장치에 있어서, 광원 유닛(1)은 고압 수은 램프 등을 이용한 램프의 광원(2)으로부터 출사한 조사광을 집광용 반사경(3)에 의해 반사하여 색분리용의 크로스 프리즘(22)에 입사한다. 크로스 프리즘(22)은 2종류의 광을 반사하는 반사막이 직교함으로써 설치된 프리즘이고, 반사광과 투과광에서 적녹청의 3색으로 분리된다.

분리된 각 색은 광축을 대략 평행하게 이동시키는 각각의 광축 이동 수단(4B, 4G, 4R)으로 입사하여 광축을 대략 평행하게 반복하여 이동하는 광(24, 25, 26)으로 된다. 광축 이동 수단은 반사경을 평행하게 이동시키는 방법이나 사각 기둥을 회전시켜 회전축에 수직으로 광을 입사시키는 것으로 평행 평판에 의해 광축을 횡으로 어긋나게 하는 등으로 하여 실현되고 있다.

광축을 대략 평행하게 반복하여 이동하는 광(24, 25, 26)은 비스듬히 소정 간격 떨어져 설치된 각각의 색을 선택적으로 반사시키는 반사경(23B, 23G, 23B)에 입사하여, 3색의 광을 순차 합성하여 영상 표시 소자에 조사한다. 이때, 각 색의 광이 이동 중에 영상 표시 소자(6)의 동일 위치로 동시에 조사하여 혼색되는 것을 방지하기 위해 광축 이동 수단에 의한 3색의 위치는 각각 제어된다.

조사된 광은 각각의 색이 조사되고 있을 때에는 상기 색의 영상으로 광을 변조하고, 각 색을 변조시킨 영상광을 투사 렌즈에 의해 스크린(8)에 확대 투사하여 컬러 영상을 얻는다.

이와 같이 구성된 영상 표시 장치는, 영상 표시 소자는 1개이지만, 광축 이동 수단이 각각의 색광에 필요하기 때문에 장치가 크게 되어 소형 장치를 얻을 수 없고, 가격도 고횡으로 되는 등의 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 문제를 경감하여 소형 영상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 주기적으로 영상 표시 소자에 투사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 영상 표시 장치이며, 상기 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 소정 속도로 대략 평행하게 이동시키는 광 이동 수단과, 상기 광 이동 수단으로부터의 광을, 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 분리 수단을 구비하고, 상기 분리 수단으로부터 출사한 색광을 영상 표시 소자에 투사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하도록 구성한다.

본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 이동시키는 광축 이동 수단을 거친 후 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 영상 표시 소자로 조사시키기 때문에 광축 이동 수단이 종래 기술보다 작게되어 소형 영상 표시 장치가 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 몇 개의 실시 형태를 이용하여 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태의 광학 구성도이며, 광 벌브로서 1개의 투과형 영상 표시 소자를 사용한 영상 표시 장치를 도시하고 있다.

도면에 있어서, 1은 광원 유닛, 2는 광원, 3은 리플렉터, 4는 조사하는 광축의 위치를 이동시키는 광축 이동 수단, 5는 복수의 소정의 파장역, 예를 들어 적색, 녹색, 청색의 각 파장역을 갖는 광속으로 분리하는 광 분리 수단, 6은 광을 변조시켜 표시하는 표시 소자, 7은 표시 소자에서 변조시킨 영상광을 확대 투사하는 투사 수단, 8은 스크린이다.

영상 표시 장치에는 광원(2)을 갖는 광원 유닛(1)이 있고, 광원(2)은 초고압 수은 램프, 메탈하라이드 램프, 크세논 램프, 수은 크세논 램프, 할로겐 램프 등의 백색 램프이다.

광원(2)으로부터 방사되는 광은 타원면 또는 포물면 또는 비구면의 리플렉터(3)에 집광되어 반사된다.

이 리플렉터(2)의 출사 개구와 대략 동등한 크기의 직사각형 프레임에 설치된 1쌍의 복수의 집광 렌즈나, 콜리메이터 렌즈 군등(도시되지 않음)에 의해 조도 분포를 개선하고 조사 범위를 한정하여 필요에 따라서 편광 변환 소자(도시되지 않음)에 의해 편광 변환시켜 조명 유닛으로부터 출사한다.

조명 유닛(1)으로부터 출사한 광(9)은 광축 이동 수단(4)에 입사한다. 이 광축 이동 수단(4)은 반사경을 평행하게 이동시키는 방법이나, 사각 기둥을 회전시켜 회전축에 수직으로 광을 입사시키는 것으로 평행 평판에 의해 광축을 횡으로 어긋나게 하는 방법 등으로 광축을 대략 평행하게 반복하여 이동시킨다.

광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)은 광 분리 수단(5)에 입사한다. 광 분리 수단(5)은 적색의 파장역의 광을 반사하고 그 외의 파장역의 광을 투과하는 제1 반사경(5R1), 청색의 파장역의 광을 반사하고 그 외의 파장역의 광을 투과하는 제2 반사경(5B1), 녹색의 파장역의 광을 반사하고 그 외의 파장역의 광을 투과하는 제3 반사경(5G), 적색의 파장역의 광을 반사하고 그 외의 파장역의 광을 투과하는 제4 반사경(5R2), 청색의 파장역의 광을 반사하고 그 외의 파장역의 광을 투과하는 제5 반사경(5B2)을 광축에 대하여 기울이고, 인접하는 색과의 혼색을 고려하여 소정의 간격만큼 떨어진 구성이다. 따라서, 광축 이동 수단(4)를 출사한 광(10)은 도면의 위치에 있어서 처음에 제2 반사경(5B1)으로 청색을 반사하여 제1 반사경(5R1)을 투과하여 영상 표시 소자의 한 쪽의 녹색 측으로 청색광(11R)을 조사한다. 또한, 제2 반사경(5B1)을 투과한 적색과 녹색의 광은 제3 반사경(5G)에 녹색을 반사하여 제2 반사경(5B1)을 투과하여 영상 표시 소자의 대략 중앙에 녹색광(11G)을 조사한다. 또한, 제3 반사경(5G)을 투과한 적색의 광은 제4 반사경(5R2)으로 적색을 반사하여 제3 반사경(5G)을 투과하여 영상 표시 소자의 청색광(11B)을 조사한 위치와 다른 한 곳의 녹색 측으로 적색광(11R)을 조사한다. 여기서, 광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)이 도1과 다른 위치로 이동하여 출사하면 상술한 광 분리 수단(5)의 입사 위치에 따른 색으로 분리되어 영상 표시 소자에 조사되기 때문에 광 축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 영상 표시 소자로 조사되는 색도 이동한다.

영상 표시 소자(6)에 조사된 광은 표시면의 영상으로 변조되어, 표시 소자(6)로부터 출사된다. 그 출사광은 투사 렌즈(7) 등에 의해 스크린(8)에 확대 투사되어 컬러 영상을 얻는다.

다음에, 도2, 도3을 이용하여, 광축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 광 분리 수단(5)에 의해 영상 표시 소자(6)에 조사되는 색도 이동하는 기능을 상세히 설명한다.

도2, 도3은 본 발명에 의한 영상 표시 장치에 있어서, 광축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 광 분리 수단(5)에 의해 소정의 색광으로 분리하여 이동하는 원리를 설명하기 위한 모식도 및 영상 표시 소자 상에 조사되는 광의 분포를 설명하는 도면이다.

도2, 도3에 있어서, 광축 이동 수단(4)으로부터 출사하는 광(10)은 광원으로부터 폭(w)의 광속을 가지고 도면 중 파선 화살표의 방향으로 평행 이동한다. 위치(a)의 광(10a), 위치(b)의 광(10b), 위치(c)의 광(10c), 위치(d)의 광(10d), 위치(e)의 광(10e), 위치(f)의 광(10f)이라고 하면, 각각의 위치의 광(10)은 광 분리 수단(5)의 5개의 반사경으로 색이 분리되어 영상 표시 소자 상에 도면에 도시한 것과 같이 각 색이 색 분리된 상태로 이동하여 조사한다. 따라서, 광축 이동 수단(4)으로부터 출사하는 광(10)은 광원으로부터 폭(w)의 광속을 가지고 도면 중 파선 화살표의 방향으로 평행 이동하면, 각 색이 색 분리된 상태로 이동하여 조사되고 앞서 설명한 바와 같이, 스크린 위에도 동일하게 각 색이 색 분리된 상태로 이동하여 평행 이동이 1주기하면 어떤 위치도 전 색을 표시하기 때문에 반복하는 주기를 매초 60회 정도 이상으로 하면 관측자에게는 컬러의 영상이 관측되는 것으로 된다.

여기서, 광의 폭(w)은 혼색의 방지나 광의 이용 효율 또는 영상 비표시부의 크기 등을 고려하여 영상 표시 소자 상에 한 변의 폭의 1/3보다 협소한 범위에 광이 조사하는 것과 같은 폭으로 한다. 그 때문에, 필요에 따라 조명 유닛으로부터 출사한 광(9)을 조사 범위의 한정 및 조도 분포를 개선하기 위한 렌즈 등의 광학 소자를 광로 중에 설치해도 좋다.

또한, 본 발명에 의한 실시 형태에서는 적, 청, 녹의 파장 대역의 색광으로 분리하기 위해 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 5개의 반사막을 광축에 대해 경사지게 기울이고, 또한 분리시키는 색의 순으로 소정의 간격으로 떨어져 설치하는 구성으로 하였지만, 반사막의 개수는 분리 색 수의 2배에서 1을 뺀 수로 실현할 수 있고, 2색으로 분리하는 경우에는 3개의 반사막을 광축에 대해 경사지게 기울여서 설치하는 구성으로 한다.

이상 설명한 본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 이동시켜, 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 출사하고, 분리하여 출사한 광을 영상 표시 소자에 조명하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 구성으로 하였기 때문에, 투과형의 영상 표시 소자가 1개이고, 광축 이동 수단도 1개로 구성할 수 있으므로 저가이면서 소형 장치가 얻어진다.

이상의 실시 형태는 광 벌브로서 투과식의 영상 표시 소자의 경우에 대해 설명했지만, 반사식의 영상 표시 소자, 그 중에서도 편광을 이용한 영상 표시 소자를 1개 이용한 제2 실시 형태를 후에 설명한다.

도4는 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태의 광학 구성도이며, 광 벌브로서 편광을 이용한 반사형 영상 표시 소자를 1매 이용한 화상 표시 장치를 도시하고 있다.

도면에서, 12는 편광에 의해 투과 혹은 반사하는 편광 반사경, 4 내지 11은 제1 실시 형태와 동일하다.

영상 표시 장치는 제1 실시 형태와 마찬가지로 광원의 광을 조도 분포 개선, 조사 범위의 한정 및 편광 변환하기 위한 광학 소자군(도시하지 않음)을 거쳐서 광축 이동 수단(4)에 입사한다. 그 광축 이동 수단(4)은 반사경을 평행하게 이동시키는 방법이나 사각 기둥을 회전시켜 회전축에 수직으로 광을 입사시키는 것으로 평행 평판에 의해 광축을 횡으로 어긋나게 하는 방법 등으로 광축을 대략 평행하게 반복하여 이동시킨다.

광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)은 광 분리 수단(5)에 입사한다. 광 분리 수단(5)에 입사한 광은 제1 실시 형태와 마찬가지로 각 파장역의 광을 선택하여 반사하는 반사경에 의해 적색광(11R), 녹색광(11G), 청색광(11B)의 3색광으로 분리하여 출사한다.

광 분리 수단(5)을 출사한 광은 경사져서 배치된 편광 반사경(12)에 입사한다. 여기서, 미리 편광 반사경(12)의 투과하는 편광과 광 분리 수단(5)을 출사한 광의 편광을 맞추도록 설정하면, 광 분리 수단(5)을 출사한 광은 편광 반사경(12)을 투과하여 영상 표시 소자(6)에 광을 조사한다. 여기서, 제1 실시 형태와 마찬가지로 광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)이 도3과 상이한 위치로 이동하여 출사하면 상술한 광 분리 수단(5)의 입사 위치에 따른 색으로 분리되어 영상 표시 소자에 조사되기 때문에 광축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 영상 표시 소자에 조사되는 색도 이동한다.

영상 표시 소자(6)에 조사된 광은 표시면의 영상으로 변조되어 편광이 변한다. 예를 들면, 영상 표시 소자에 S편광으로 입사한 광이 변조되어 P편광이 된다. 그 때문에, 표시 소자(6)로부터 변조되어 출사한 광은 편광 반사경(12)에서 반사하고, 투사 렌즈(7) 등에 의해 스크린(8)으로 확대 투사되는 컬러 영상을 얻는다.

본 발명에 의한 영상 표시 장치에 있어서, 광축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 광 분리 수단(5)에 의해 소정의 색광으로 분리되어 이동하는 원리는 제1 실시 형태와 동일하다.

이상 설명한 본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 대략 평행하게 소정 속도로 이동시켜, 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하고, 분리되어 출사하는 광의 소정의 편광 광을 선택적으로 1개의 반사형 표시 소자에 조사하는 동시에, 상기 영상 표시 소자에서 변조된 편광 광을 상기 분리된 광이 입사할 수 있는 방향과 다른 방향으로 출사시켜, 출사한 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 구성이며, 반사형의 영상표시 소자가 1개이고, 광축 이동 수단도 1개로 구성될 수 있어서 저가이면서 소형 장치가 얻어진다.

이상의 실시 형태는 광 벌브로서 편광을 이용한 반사식의 영상 표시 소자의 경우에 대해 설명하였지만, 복수의 미세한 반사경을 이용한 반사식 영상 표시 소자를 1개 이용한 제3 실시 형태를 후에 설명한다.

도5는 본 발명에 있어서의 제3 실시 형태의 광학 구성도이며, 광 렌즈로서 복수의 미세한 반사경을 이용한 반사형 영상 표시 소자를 1매 이용한 영상 표시 장치를 도시하고 있다.

도면에 있어서, 13은 광의 진행 방향을 소정의 방향으로 휘게 하는 기능을 갖는 홀로그램 소자, 4 내지 11은 제1 실시 형태와 동일하다.

영상 표시 장치는 제1 실시 형태와 마찬가지로 광원의 광을 조도 분포 개선, 조사 범위를 한정하기 위해 광학 소자군(도시되지 않음)을 거쳐서 광축 이동 수단(4)에 입사한다. 이 광축 이동 수단(4)은 반사경을 평행하게 이동시키는 방법이나 사각 기둥을 회전시켜 회전축에 수직으로 광을 입사시키는 것으로 평행 평판에 의해 광축을 횡으로 어긋나게 하는 방법 등으로 광축을 대략 평행하게 반복하여 이동시킨다.

광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)은 광 분리 수단(5)에 입사한다. 광 분리 수단(5)에 입사한 광은 제1 실시 형태와 마찬가지로 각 파장역의 광을 선택하여 반사하는 반사경에 의해 적색광(11R), 녹색광(11G), 청색광(11B)의 3색광으로 분리하여 출사한다.

광 분리 수단(5)을 출사한 광은 홀로그램 소자(13)에 입사하여, 소정의 각도로 광축을 휘어서 출사하고, 영상 표시 소자(6)에 광을 조사한다. 여기서, 제1 실시 형태와 마찬가지로 광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)이 도3과 다른 위치로 이동하여 출사하면 상술한 광 분리 수단(5)의 입사 위치에 따른 색으로 분리되어 영상 표시 소자로 조사되기 때문에 광 축 이동 수단(4)에서 광이 이동하면 영상 표시 소자(6)로 조사되는 색도 이동한다.

여기서, 복수의 미세한 반사경을 이용한 영상 표시 소자(6)는 영상에 따라 미세 반사면의 각도를 변화시켜, 영상을 표시하는 광을 영상 표시 소자(6)에 수직으로, 영상을 표시하지 않는 광은 투사 렌즈에 입사되지 않는 각도로 안내하도록 기능을 한다. 그 때문에, 영상 표시 소자(6)에 조사되는 색광은 그 색의 영상에 따라 광을 반사시키는 투사 렌즈(7) 등에 의해 스크린에 확대 투사되는 컬러 영상을 얻는다.

본 발명에 의한 영상 표시 장치에 있어서, 광축 이동 수단(4)에서 광이 이동하면 광 분리 수단(5)에 의해 소정의 색광으로 분리하여 이동하는 원리는 제1 실시 형태와 동일하다.

이상 설명한 본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 이동시켜 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하고, 분리하여 출사하는 광을 소정의 방향으로 휘게 하여 1개의 반사형 표시 소자로 조사하고, 조사된 영상 표시 소자가 출사하는 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 구성으로 했기 때문에, 복수의 미세한 반사경을 이용한 반사형의 영상 표시 소자가 1개이며, 광축 이동 수단도 1개로 구성될 수 있고, 저가이면서 소형인 장치가 얻어진다.

이상의 실시 형태에서는 광 분리 수단을 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 광축에 대하여 기울이고 또한 분리시키는 색의 순으로 소정의 간격으로 이격해서 설치되었으나, 그의 형태는 여러가지 방법이 있고 그 중에 몇 개의 실시 형태를 후에 설명한다.

도6은 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 다른 실시 형태에 있어서의 광 분리 수단을 설명하는 설명도이다.

도면에 있어서, 광 분리 수단(5)에 입사하는 광(10)은 삼각의 단면을 갖는 삼각 기둥의 1개의 사각면에 적색의 파장역의 광을 반사하고 그 이외의 파장 대역의 광을 투과하는 제1 반사경(5R1)을 형성한 삼각 기둥(14), 사다리꼴의 단면을 갖는 사다리꼴 기둥 1개의 사각면에 청색의 파장역의 광을 반사하고 그 이외의 파장역의 광을 투과하는 제2 반사경(5B1)을 형성한 사다리꼴 기둥(15), 사다리꼴의 단면을 갖는 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면에 녹색의 파장역의 광을 반사하고 그 이외의 파장역의 광을 투과하는 제3 반사경(5G)을 형성한 사다리꼴 기둥(16), 사다리꼴의 단면을 갖는 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면에 적색의 파장역의 광을 반사하고 그 이외의 파장역의 광을 투과하는 제4 반사경(5R2)을 형성한 사다리꼴 기둥(17), 사다리꼴의 단면을 갖는 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면에 청색의 파장역의 광을 반사하고 그 이외의 파장 대역의 광을 투과하는 제5 반사경(5B2)을 형성한 사다리꼴 기둥(18)을 적층하고, 제1로부터 제4 반사막을 광축에 대해 기울여서 인접하는 색과의 혼색을 고려하여 소정의 간격으로 이격해서 설치한 구성이다. 따라서, 광축 이동 수단(4)을 출사한 광(10)은 도면의 위치에 있어서 처음에 제2 반사경(5B1)으로 청색을 반사하여 제1 반사경(5R1)을 투과하여 영상 표시 소자의 한 쪽의 녹색측에 청색광(11b)을 조사한다. 또한, 제2 반사경(5B1)을 투과한 적색과 녹색의 광은 제3 반사경(5G)으로 녹색을 반사하여 제2 반사경(5B1)을 투과하여 영상 표시 소자의 대략 중앙에 녹색광(11G)을 조사한다. 또한, 제3 반사경(5G)을 투과한 적색의 광은 제4 반사경(5R2)으로 적색을 반사하여 제3 반사경(5G)을 투과하여 영상 표시 소자의 청색광(11B)을 조사한 위치와 다른 한 쪽의 녹색 측에 적색광(11R)을 조사한다. 여기서, 광축 이동 수단(도시되지 않음)을 출사한 광(10)이 도6과 다른 위치로 이동하여 출사하면 상술한 광 분리 수단(5)의 입사 위치에 따른 색으로 분리되어 영상 표시 소자에 조사되기 때문에, 광축 이동 수단(4)으로 광이 이동하면 영상 표시 소자에 조사되는 색도 이동하기 때문에 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻는다.

또한, 상술한 것과 같이 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 반사막을 삼각 기둥의 1개의 사각면과 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면과의 사이와, 복수의 사다리꼴 기둥에 대향하는 사각면의 사이에 설치하는 구성으로 할 필요는 없다. 예를 들어, 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 수단을 적어도 한 측의 면에 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 설치한 단면이 사다리꼴의 투명한 평판을 복수개 적층한 구성과 반사막을 형성한 평판을 소정의 간격이 되도록 설정하면 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.

이상의 실시 형태에서는 광의 주 광선으로 설명한 것이지만, 실제는 광원의 발광부가 유한의 길이를 갖기 때문에 광은 확산하여 있다. 확산이 큰 광의 경우의 실시 형태를 후에 설명한다.

도7은 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 다른 실시 형태에 있어서의 광 분리 수단을 설명하는 설명도이다.

도면에 있어서, 광 분리 수단(5)은 전술한 광 분리 수단의 3부분을 투명재(19, 20, 21)로 둘러싼 형상이고, 반사면의 기호, 기능은 전술한 실시 형태의 설명과 동일하기 때문에 생략한다. 이와 같이 구성된 광 분리 수단(5)은, 확산이 크게 입사하는 광(10a)은 투명재(20)를 투과하여 사다리꼴 기둥(15)을 거쳐서 제2 반사면에서 반사하여 사다리꼴 기둥(15), 투명재(19)를 거쳐서 광 분리 수단(5)을 출사한다. 여기서, 입사광이 사다리꼴 기둥으로 입사할 때 입사 각도가 크고, 일반적으로 80°정도이기 때문에 투명재(19)가 없는 상태에서는 입사면에서 반사하기 때문에, 본 실시 형태에서는 투명재(19)를 갖고 있어서 상술한 반사가 생성되지 않아서 광 이용 효율이 좋다.

또한, 입사 위치가 다른 경우, 확산이 크게 입사하는 광(10b)은 투명재(20)를 투과하여 제2 반사경(5B1)을 형성한 사다리꼴 기둥(15), 제3 반사경(5G)을 형성한 사다리꼴 기둥(16), 제4 반사경(5R2)을 형성한 사다리꼴 기둥(17)을 거쳐서 제4 반사경(5R2)에 반사한 사다리꼴 기둥(17), 투명재(21)를 개재하여 광 분리 수단(5)을 출사한다. 여기서, 입사광이 사다리꼴 기둥(17)으로부터 투명재(21)에 입사할 때 입사 각도가 크고, 일반적으로 80°정도가 되기 때문에 투명재(21)가 없는 상태에서는 입사면에서 반사하지만, 본 실시 형태에서는 투명재(21)를 갖기 때문에 상술한 반사가 생기지 않아서 광 이용 효율이 좋고, 소정 이외의 반사에 의한 혼색도 방지할 수 있다.

또한, 입사 위치가 다른 경우는, 확산이 크게 입사하는 광(10c)은 투명재(20)를 투과하여 제3 반사경(5G)을 형성한 사다리꼴 기둥(16)을 거쳐서 제3 반사경(5G)에서 반사하여 사다리꼴 기둥(15, 16), 투명재(20)을 거쳐서 광 분리 수단(5)을 출사한다. 여기서, 입사광이 사다리꼴 기둥(16)으로부터 투명재(20)에 입사할 때 입사 각도가 크고, 일반적으로 80°정도가 되기 때문에 투명재(20)가 없는 상태에서는 입사면에서 반사하지만, 본 실시 형태에서는 투명재(20)가 있어서 상술한 반사가 생기지 않으므로 광 이용 효율이 좋고, 소정 이외의 반사에 의한 혼색도 방지될 수 있다.

또한, 이들 효과는 광의 확산 각에 의해 다르기 때문에 반드시 광 분리 수단의 3 부분에 투명재를 설치할 필요가 없고 실용적으로 유효한 면에서만 투명재를 설치하면 좋다.

여기서, 투명재는 사다리꼴 기둥의 굴절율과 대략 동일한 재료로 만들어서, 접착면에 광의 굴절이 생기지 않도록 구성하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 이용하는 광 분리 수단은 입사하는 광의 위치에 의해, 통과 경로의 반사막의 수가 다르기 때문에 통과하는 광량이 상이하다. 이것은 영상에 휘도나 색의 얼룩이 생기게 되는 원인이 되기 때문에 다음과 같은 구성으로 하여도 좋다. 예를 들면, 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 반사막은 상층의 반사막의 반사율이 하층의 반사막의 반사율보다 작은 구성으로 한다. 그 결과, 상층에서 반사하는 경로와 하층에서 반사하는 경로의 통과율의 차를 적게 할 수 있고, 보다 균일한 영상을 실현할 수 있다. 또한, 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 수단의 입사측의 면, 혹은 출사측 면의 한 방향 혹은 양방향으로 소정의 광을 흡수하는 수단을 가져서, 그 흡수는 상층에서 반사하는 경로와 하층에서 반사하는 경로의 광량의 차를 적게 하도록 흡수의 크기를 조정한다. 그 결과, 상층에서 반사하는 경로와 하층에서 반사하는 경로의 광량의 차를 적게 할 수 있고, 보다 균일한 영상을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용하는 광 분리 수단은 입사하는 광의 위치에 의해 통과 경로가 다른 광로 길이에 차이가 생긴다. 이것은 영상 표시 소자에 조사하는 광의 분포가 달라서 영상에 휘도나 색의 얼룩을 생성시키는 원인이 되기 때문에 다음과 같은 구성으로 하여도 좋다.

복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 반사막 사이의 매질은 최상층 반사막의 반사면측 매질의 굴절률이 최하층 반사막의 반사면측 매질의 굴절율보다 작은 구성으로 한다. 이와 같은 구성으로 하면, 동일한 굴절율로 환산한 광로 길이가 최상층과 최하층의 광로 길이 차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 영상 표시 소자에 조사하는 광의 분포의 차를 경감할 수 있기 때문에 영상의 휘도나 색의 얼룩을 경감할 수 있다.

또한, 최하층의 반사막을 선택적인 색으로 한정한 반사막으로 설명하였지만, 상기 반사막에 입사하는 광은 이미 2색광을 반사시킨 나머지의 색광이기 때문에 선택적인 색으로 한정한 반사일 필요가 없다. 그 때문에, 보다 높은 반사율의 반사경을 사용하는 것이 가능하기 때문에 밝기가 향상되는 효과가 있다.

또한, 광 분리 수단의 각 반사막의 분광 특성은 영상의 컬러 조정상 불필요하게 되고, 예를 들면 황색, 오랜지색 등을 배제하는 분광 특성으로 하고, 불필요한 광은 광 분리 수단을 투과시키는 형태로 구성한다. 또한, 광 분리 수단의 각 반사막을 투과시킨 광은 흡수시켜 화상 표시 장치 내에 미광이 산란하는 것을 방지한다. 그 결과, 산란광에 의한 콘트라스트 열화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는 광 분리 수단의 반사막의 배열 순을 적색, 녹색, 청색의 순으로 설명했지만, 그 순서에 한하지 않고 또한 그 색에 한정되는 것도 아니며, 본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 이동시켜 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 출사하고, 분리되어 출사한 광을 영상 표시 소자에 조사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 구성에 있어서 효과가 생긴다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는 광의 이동 방향이 영상 표시 소자 상에서 종방향이 되는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되진 않고, 횡방향으로 광이 이동하는 경우에 있어서도 상용 가능한 것은 명백하다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는 광 분리 수단을 경유하여 출사한 광을 직접 영상 표시 소자에 조사하는 수단으로 하였지만, 광 분리 수단 내 혹은 근방의 초점 위치에 조명광을 집광하여 상기 초점 위치와 대략 동등한 배율의 릴레이 렌즈 군의 사물면을 대략 일치시켜, 상기 릴레이 렌즈군의 대상면 위치와 영상 표시 소자의 위치를 대략 일치시키는 것으로 조명광을 정확히 영상 표시 소자에 조사할 수 있기 때문에 효율이 좋고 또한 혼색을 방지할 수 있는 효과를 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 의한 영상 표시 장치는 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 이동시키는 광축 이동 수단을 거친 후 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 영상 표시 소자에 조사시키기 때문에 광축 이동 수단이 종래 기술보다 작게 되고 소형 영상 표시 장치가 얻어진다.

도1은 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 제1 실시 형태의 광학 구성도.

도2는 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 모식도 및 영상 표시 소자 상에 조사되는 광의 분포를 설명하는 도면.

도3은 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 모식도 및 영상 표시 소자 상에 조사되는 광의 분포를 설명하는 도면.

도4는 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 제2 실시 형태의 광학 구성도.

도5는 본 발명에 의한 영상 표시 장치의 제3 실시 형태의 광학 구성도.

도6은 본 발명에 의한 영상 표시 장치에 이용하는 광 분리 수단을 설명하는 모식도.

도7은 본 발명에 의한 영상 표시 장치에 이용하는 다른 광 분리 수단을 설명하는 모식도.

도8은 종래 기술에 의한 영상 표시 장치를 설명하는 광학 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광원 유닛

2 : 광원

3 : 리플렉터

4 : 광축 이동 수단

5 : 광 분리 수단

6 : 영상 표시 소자

7 : 투사 수단

8 : 스크린

9, 10 : 광

11R : 적색광

11G : 녹색광

11B : 청색광

12 : 편광 반사경

13 : 홀로그램 소자

14 : 삼각 기둥

15, 16, 17, 18 : 사다리꼴 기둥

19, 20, 21 : 투명재

Claims (19)

1. 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 주기적으로 영상 표시 소자에 조사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 영상 표시 장치이며,

   상기 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 소정 속도로 대략 평행하게 이동시키는 광 이동 수단과,

   상기 광 이동 수단으로부터의 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 분리 수단과,

   상기 분리 수단으로부터 출사한 색광을 영상 표시 소자에 조사하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
2. 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 주기적으로 영상 표시 소자에 조사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 영상 표시 장치이며,

   상기 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 소정 속도로 대략 평행하게 이동시키는 광 이동 수단과,

   상기 광 이동 수단으로부터 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 분리 수단과,

   상기 분리 수단으로부터의 복수의 색광을 선택적으로 1개의 반사형 영상 표시 소자에 조사하는 조사 수단과, 상기 영상 표시 소자에서 변조되어 반사된 색광을 상기 분리 수단과는 다른 방향으로 출사하는 출사 수단을 구비하고,

   상기 출사 수단으로부터 출사한 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
3. 광원측으로부터의 광을 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하여 주기적으로 영상 표시 소자에 조사하고, 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 영상 표시 장치이며,

   상기 광원측으로부터의 광의 진행 방향을 주기적으로 소정 속도로 대략 평행하게 이동시키는 광 이동 수단과,

   상기 광 이동 수단으로부터 출사한 광을 복수의 소정의 파장 대역의 색광으로 분리하는 분리 수단과,

   상기 분리 수단으로부터의 색광을 소정의 방향으로 휘게 해서 1개의 반사형 영상 표시 소자에 조사하는 조사 수단을 구비하고,

   상기 반사형 영상 표시 소자로부터 반사되는 영상 신호에 따른 광학상을 확대 투사하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 분리 수단은 평행하게 배치된 복수의 색선별 미러로 이루어지고, 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 광축에 대하여 경사지게 기울이고, 또한 분리시키는 색의 순으로 소정의 간격으로 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 분리 수단은 평행하게 배치된 복수의 색선별 미러로 이루어지고, 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 광축에 대하여 경사지게 기울이고, 또한 분리시키는 색의 순으로 소정의 간격으로 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 분리 수단은 평행하게 배치된 복수의 색선별 미러로 이루어지고, 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 광축에 대하여 경사지게 기울이고, 또한 분리시키는 색의 순으로 소정의 간격으로 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 반사막의 층수는 분리 색 수의 2배에서 1을 뺀 수인 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 분리 수단은 적어도 한 측의 면에 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 설치한 단면이 사다리꼴의 투명한 평판을 복수개 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 분리 수단은 적어도 한측의 면에 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 설치한 단면이 사다리꼴의 투명한 평판을 복수개 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 분리 수단은 적어도 한측의 면에 분리하는 색을 선택적으로 반사시키는 반사막을 설치한 단면이 사다리꼴의 투명한 평판을 복수개 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
11. 제4항에 있어서, 상기 분리 수단의 반사막은 삼각 기둥의 1개의 사각면과 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면과의 사이와, 복수의 사다리꼴 기둥의 대향하는 사각면의 사이에 설치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 분리 수단의 반사막은 삼각 기둥의 1개의 사각면과 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면과의 사이와, 복수의 사다리꼴 기둥의 대향하는 사각면의 사이에 설치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
13. 제6항에 있어서, 상기 분리 수단의 반사막은 삼각 기둥의 1개의 사각면과 사다리꼴 기둥의 1개의 사각면과의 사이와, 복수의 사다리꼴 기둥의 대향하는 사각면의 사이에 설치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
14. 제8항에 있어서, 상기 분리 수단의 적어도 1방면에 투명재를 설치하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
15. 제9항에 있어서, 상기 분리 수단의 적어도 1방면에 투명재를 설치하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
16. 제10항에 있어서, 상기 분리 수단의 적어도 1방면에 투명재를 설치하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
17. 제8항에 있어서, 상기 분리 수단의 반사막의 내에 동일 색광을 반사시키는 2개의 반사막은 상층의 반사율이 하층의 반사막의 반사율보다 작은 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
18. 제8항에 있어서, 상기 분리 수단의 반사막 사이의 매질은 상층 반사막의 반사면측 매질의 굴절율이 하층 반사막의 반사면측 매질의 굴절율보다 작은 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
19. 제11항에 있어서, 상기 분리 수단의 적어도 1방면에 투명재를 설치하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.