KR100597828B1 - 표시 장치 및 프로젝터 - Google Patents

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KR100597828B1
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고지마히데키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은, 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적으며, 빛의 이용 효율이 높고, 그리고, 풀(full) 컬러의 표시가 가능한 표시 장치 및 프로젝터를 제공하는 것이다.
광원 램프(110)로부터 방사되는 조명광을 컬러 표시할 수 있는 액정 광 밸브(150)의 일부 화소에 대해서 조사하여, 조명 광을 회전 프리즘(130)에 의해서 주사한다. 이 때, 플라이 아이 렌즈(121, 122)와 중첩 렌즈(123)에 의해, 광원 램프(110)가 방사한 조명광을 집광하여 결상하고, 또한, 재결상용 렌즈(141, 142, 143)에 의해, 플라이 아이 렌즈(121, 122)와 중첩 렌즈(123)가 결상한 상을 액정 광 밸브(150)에 다시 결상한다. 그리고, 액정 광 밸브(150)의 화상은 투사 렌즈(160)에 의해 도시하지 않은 스크린에 확대해서 투사된다.

Description

표시 장치 및 프로젝터{DISPLAY DEVICE AND PROJECTOR}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 표시 장치를 설명하는 도면,
도 2는 회전 프리즘의 작용을 상세히 설명하는 도면,
도 3은 회전 프리즘의 회전에 의해서 화상 형성 영역 내에서 조명광이 주사하는 모양을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 1에서의 변형예의 프로젝터를 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예 2에서의 프로젝터를 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예 3에서의 프로젝터의 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예 3에서의 프로젝터의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예 3에서의 변형예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시예 4에서의 프로젝터를 설명하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 5에서의 프로젝터를 설명하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예 6에서의 프로젝터를 설명하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 7에서의 표시 장치를 설명하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시예 8에서의 표시 장치를 설명하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 700, 800 : 표시 장치
101, 201, 301, 302, 401, 501, 601 : 프로젝터
110 : 광원 램프
111 : 램프
112 : 오목면 미러
121, 122, 421, 422, 521, 522, 621, 622 : 플라이 아이 렌즈
123, 423, 523, 623 : 중첩 렌즈
124, 424R, 424G, 424B, 524R, 524, 624 : 평행화 렌즈
130, 430R, 430G, 430B, 530R, 530, 630, 730, 830 : 회전 프리즘
141, 142, 143, 241R, 242R, 243R, 241G, 242G, 243G, 241B, 242B, 243B, 341, 342R, 343R, 342G, 343G, 342B, 343B, 441R, 442R, 443R, 441G, 442G, 443G, 441B, 442B, 443B, 541R, 542R, 543R, 541, 542G, 543G, 542B, 543B, 641, 642, 642R, 643R, 643G, 643B, 644B, 645B, 646B, 647B, 741, 742, 743 : 재결상용 렌즈 렌즈
150, 250R, 250G, 250B, 850 : 액정 광 밸브
160, 260 : 투사 렌즈
271 : 색 분리용 다이클로익 프리즘
272 : 색 합성용 다이클로익 프리즘
281R, 282R, 281B, 282B, 381R, 382R, 381G, 382G, 381B, 382B, 481, 482, 483, 484, 485, 681, 682, 683, 684, 885 : 반사 미러
290R, 390R, 490R, 590R, 690R : 적색의 색광
290G, 390G, 490G, 590G, 690G : 녹색의 색광
290B, 390B, 490B, 590B, 690B : 청색의 색광
351R, 351G, 351B : 반사형 액정 패널
383R, 383G, 383B : 편광 분리용 프리즘
471, 472, 671, 672 : 색 분리용 다이클로익 미러
791 : 집광 렌즈
792 : 로드
725, 726, 727 : 결상 렌즈
848 : 재결상용 확대 렌즈
849 : 프레넬 렌즈
본 발명은 광원으로부터 방사된 조명광을 표시 소자에 조사시켜 화상을 표시하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 표시 소자가 갖는 복수의 화소에 의해서 변조된 조명광을 투사 렌즈에 입사되어, 투사 렌즈로부터 스크린으로 화상을 투사시켜 표시하는 프로젝터에 유용한 기술이다.
종래의 표시 장치에 있어서, 표시 장치에 조명광이 조사되는 영역이 주사되는 것에 의해 동화상 질을 개선하는 기술이 알려져 있다.
임의의 표시 소자에서는, 복수의 광원을 표시 소자의 배면에 배치하여, 점등과 소등을 시간차로 실행함으로써, 표시 소자에 조명광이 조사되는 영역을 주사하는 구성이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
또한, 다른 표시 장치에서는, 광원의 방사 방향을 규정하는 슬릿이 형성된 집광통을 회전함으로써, 표시 소자에 조사되는 영역을 주사하는 구성이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 제 2000-275604 호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허 공개 제 2002-6766 호 공보
특허 문헌 1과 같은 구성에 따르면, 복수의 광원을 평면적으로 배치해야 한다. 그 때문에, 광원은 순간적으로 점등이나 소등을 할 수 있는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 배치할 수 있다고 한 제약이 필요하게 된다. 특히, 프로젝터용 광원에서는 높은 휘도가 필요하게 되기 때문에, 방전 램프 등이 일반적으로 사용되지만, 이러한 광원을 필요로 하는 표시 장치에서는 적응이 곤란한 기술로 된다. 또한, 원리적으로 소등을 하는 광원이 필요하게 되기 때문에, 본래 있는 광원의 수에 대하여 화상이 어둡게 표시된다고 하는 문제도 있다.
특허 문헌 2와 같은 구성에 따르면, 광원이 순간적으로 점등이나 소등을 하는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 복수 배치한다고 하는 것은 특별히 필요없지만, 슬릿이 형성된 집광통을 회전함으로써 광원으로부터 다(多)방향으로 확산하여 방사하는 광의 방향을 제한하는 구성이기 때문에, 슬릿을 직접 통과하지 않는 광을 확실히 표시 소자에 도광하여 조사하는 것은 어렵다고 한 문제가 있다. 즉, 광을 차광하는 부재를 주사함으로써 조명하는 영역을 주사시키고 있는 구성으로 되기 때문에, 차광하는 부재에 닿은 광의 분만큼 광의 이용 효율을 높이기 어려운 구성으로 된다. 또한, 특허 문헌 2와 같은 구성에서는, 표시 소자에 입사하는 조명광의 각도가 표시 소자 내에서 조명되는 위치에 따라 다르다. 따라서, 표시 소자에 조명하는 광의 입사 각도를 항상 일정하게 하면서 조명광을 주사할 수 없다. 따라서, 조명되는 영역 전체를 동일한 상태로 조명할 수 없기 때문에, 균일한 화질을 표시하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시가 가능한 표시 장치 및 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 복수의 화소를 갖는 표시 소자와, 광원이 방사하는 조명광을 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단을 갖되, 조사 광학계는, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단과, 결상 수단에 의해 결상된 상(像)을 상기 표시 소자에 결상하는 재결상 수단을 구비하며, 표시 소자에 조사되는 조명광은 적어도 결상 수단과 재결상 수단에 의해서 표시 소자에 조사되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 표시 소자의 일부의 화소에 대하여 조명광을 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단을 갖기 때문에, 순간적인 시간에서는, 조사 광학계에 의해 표시 소자의 일부 화소밖에 조명광의 조사가 행하여지지 않지만, 임의의 시간의 범위 내에서는 조명광 주사 수단에 의해서 조명광이 주사되기 때문에, 표시 소자의 전체의 화소로 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 그 때문에, 인간의 눈으로는 표시 소자 전체에 표시된 화상 등을 인식할 수 있도록 된다. 이 때, 임의의 화소에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 표시와 같은 현상이 일어나게 된다. 따라서, 표시 소자가 일정 시간 동안에 표시에 필요한 밝기분만큼의 광을 화소마다 표시하는 홀드형 표시 소자나, 일정 시간 동안에 조사되는 조명광을 시간마다 변조하여 화소마다 표시하는 시간 적분형 표시 소자이더라도, 본 발명의 구성에 의해 화상을 매우 단속적으로 표시할 수 있기 때문에, 단순히 연속적인 화상을 표시하는 표시 소자에서 발생하는 동화상의 흐려짐을 경감하여 동화상 질을 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명은 조명광을 변조하여 화상을 표시하는 액정 패널 등의 공간 광 변조 소자를 표시 소자로서, 특히 동화상을 표시하는 경우에 유용 해진다. 또한, 광원은 순간적으로 점등이나 소등을 하는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 복수 배치한다고 하는 것이 필요없기 때문에, 광원에 대한 제약이 적다. 또한, 조사 광학계는, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단과, 결상 수단에 의해 결상된 상을 표시 소자에 결상하는 재결상 수단을 구비하되, 표시 소자에 조사되는 조명광은 적어도 결상 수단과 재결상 수단에 의해서 표시 소자에 조사되어 있다. 즉, 결상 수단에 의해 결상된 상이 형성되는 면은 표시 소자의 화상 형성 영역(조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소가 형성하는 영역)을 형성하는 면의 공액면으로 된다. 따라서, 결상 수단에 의해, 광원을 사출한 조명광의 광속의 형상이나 크기를 변환하여 상을 형성하고, 재결상 수단에 의해 표시 소자에 재결상시킴으로써, 특정한 화소에 상을 형성할 수도 있다. 따라서, 특히 차광 부재 등에 의해 조명광을 제한하지 않더라도 특정한 화소에 양호한 효율로 조명광을 조사하는 것이 가능해져, 광의 손실도 적게 광원으로부터의 광을 대부분 이용할 수 있다. 또한, 재결상 수단에 의해서 광을 중계할 수 있기 때문에, 광학계 전체의 광로가 길게 되더라도 양호한 효율로 광을 전달하는 것이 가능해져, 광의 이용 효율이 높은 표시 장치로 된다. 또한, 본 발명에서 표시 소자의 일부의 화소에 대하여 조명광을 조사하는 것이란, 간헐 점등에 의한 동화상 질의 개선을 실현할 수 있을 만큼의 조명 영역과 비조명 영역이 표시 소자의 화상 형성 영역에, 임의의 비율로 존재하고 있는 것을 의미한다. 따라서, 간헐 점등에 의한 동화상 질의 개선을 실현할 수 있는 만큼의 조명 영역과 비조명 영역이 표시 소자의 화상 형성 영역인 비율로 존재하고 있으면, 조명광이 화상 형성 영역을 조명하 는 영역의 형상이나 밝기 분포에서는 특별히 한정되는 내용은 없다.
또한, 본 발명의 표시 장치에서의 바람직한 형태에 따르면, 조명광 주사 수단은 회전함으로써 조명광의 굴절각을 변화시켜 조명광을 주사하는 회전 프리즘을 구비하며, 그리고, 결상 수단에 의해서 결상되는 상의 위치는 회전 프리즘 내부 또는 근방에 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키기 때문에, 결상 위치에서의 조명광의 광속 직경은 매우 작은 상태로 되어 있다. 따라서, 회전 프리즘 내부 또는 근방에 결상 수단에 의해서 결상되는 상이 있으면, 회전 프리즘이 필요 이상으로 크지 않더라도, 회전 프리즘에 양호한 효율로 광을 통과시킬 수 있다. 따라서, 회전 프리즘의 굴절률을 조정함으로써 회전 프리즘을 작게 설계하는 것이 가능해져, 표시 장치의 소형화나 경량화가 가능하게 된다. 또한, 회전 프리즘은 회전함으로써 조명광의 굴절각을 변화시켜 조명광을 주사하기 때문에, 광축을 평행하게 시프트시키면서 조명광을 주사하는 것이 가능해진다. 따라서, 반사 등에 의해 조명광의 각도를 변화시킴으로써 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단에 비해서, 표시 소자에 조명하는 광의 입사 각도를 항상 일정하게 하면서 조명광을 주사할 수 있다. 따라서, 조명되는 영역 전체를 동일한 상태로 조명할 수 있도록 되어, 균일한 화질을 표시하는 것이 용이해진다.
그리고, 본 발명에 따른 프로젝터는, 전술한 표시 장치에, 표시 소자의 화상을 투사하는 투사 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 전술한 표시 장치와 같이, 동화상 질을 개선하는 효 과가 높고, 광원에 대한 제약이 적으며, 광의 이용 효율이 높은 프로젝터를 실현할 수 있다. 또한, 투사 수단에 의해 표시 소자의 상을 투사할 수 있기 때문에, 확대하여 투사하면 대(大)화면의 영상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 조명광 주사 수단을 통과한 후에, 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 재결상 수단은 각 색광마다 배치되며, 또한, 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 표시 소자에 결상하더라도 된다.
이러한 구성에 따르면, 조명광을 복수의 색광으로 분리할 수 있기 때문에, 각 색광에 대응하는 표시 소자에 의해서 각 색광을 변조하여 화상광을 형성하면, 컬러 필터가 없더라도 풀 컬러의 표시가 가능해진다. 또한, 각 색광마다 대응하고 재결상 수단을 배치하고 있기 때문에, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각각 다른 경우에서도, 재결상 수단에 의해서 결상 위치를 조정하면, 각 표시 소자의 일부의 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있도록 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 용이하게 높일 수 있다. 또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각각 동일한 경우에서도, 재결상 수단에 의해서, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 각 색광마다 보정할 수 있기 때문에, 각 표시 소자의 일부의 화소에 대해서 조명광을 더욱 확실히 조사할 수 있게 되어, 동화상의 희려짐을 경감하는 효과를 더욱 용이하게 높일 수 있다. 즉, 각 표시 소자에서 각 색광의 조사하는 위치나 움직임이 일치하지 않으면, 간헐적인 표시가 양호하게 되지 않기 때문에, 동화상의 흐려짐을 경감할 수 없지 만, 본 구성과 같이 각 색광마다 대응하여 재결상 수단을 배치함으로써 동화상의 흐려짐을 경감할 수 있는 구성을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 조명광 주사 수단을 통과한 후에 조명광을 적어도 2개 이상의 색광으로 분리하기 때문에, 조명광 주사 수단이 1개이더라도, 풀 컬러의 표시를 하면서 동화상 질의 개선이 가능해진다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 광원으로부터 방사된 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 재결상 수단과 조명광 주사 수단은 각 색광마다 배치되며, 또한, 재결상 수단은 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 표시 소자에 결상하고, 또한, 조명광 주사 수단은, 각 색광에 대응한 표시 소자의 상을 겹쳐서 투사한 경우에, 재결상 수단이 결상한 상의 위치가 거의 일치하도록 각 색광으로 분리된 조명광을 각각 주사하더라도 된다.
이러한 구성에 따르면, 조명광을 복수의 색광으로 분리할 수 있기 때문에, 각 색광에 대응하는 표시 소자에 의해서 각 색광을 변조하여 화상광을 형성하면, 컬러 필터가 없더라도 풀 컬러의 표시도 가능해진다. 또한, 각 색광마다 대응하여 재결상 수단을 배치하고 있기 때문에, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각각 다른 경우에서도, 재결상 수단에 의해서 결상 위치를 조정하면, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있도록 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 용이하게 높일 수 있다. 또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각각 동일한 경우에서도, 재결상 수단에 의해서, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 각 색광마다 보정할 수 있기 때문에, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 더욱 확실히 조사할 수 있게 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 더욱 용이하게 높일 수 있다. 즉, 각 표시 소자에서 각 색광의 조사하는 위치나 움직임이 일치하지 않으면, 간헐적인 표시가 양호하게 되지 않기 때문에, 동화상의 흐려짐을 경감할 수 없지만, 본 구성과 같이 각 색광마다 대응하여 재결상 수단을 배치하면 동화상의 흐려짐을 경감할 수 있는 구성을 용이하게 실현할 수 있게 된다. 또한, 조명광 주사 수단은, 각 색광에 대응한 표시 소자의 상을 겹쳐 투사한 경우에, 재결상 수단이 결상한 상의 위치가 거의 일치하도록 각 색광으로 분리된 조명광을 각각 주사하기 때문에, 표시 소자의 상을 겹쳐 투사한 화상에서, 각 색의 표시가 갖추어진 상태에서 화상을 단속적으로 표시할 수 있다. 따라서, 단순히 연속적인 화상을 표시하는 표시 소자에 의해 발생하는 동화상의 흐려짐을 경감하고, 또한, 색을 분리하여 표시되는 색의 날림이 없는 최적의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 각 색광마다 조명광 주사 수단을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하여 조명광 주사 수단의 위치나 재질이나 표면의 코팅을 각 색광마다 최적화할 수 있기 때문에, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 더욱 확실히 조사할 수 있도록 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 더욱 용이하게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 광원으로부터 방사된 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 재결상 수단과 조명광 주사 수단은 각 색광마다 배치되며, 또한, 조명광 주사 수단을 통과한 후에 색광 중 적어도 하나는 적어도 2개 이상의 색광으로 더욱 분리되고, 또한, 재결상 수단은 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 표시 소자에 결상하고, 또한, 조명광 주사 수단은, 각 색광에 대응한 표시 소자의 상을 겹쳐 투사한 경우에, 재결상 수단이 결상한 상의 위치가 거의 일치하도록 각 색광으로 분리된 조명광을 각각 주사하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 전술한 구성과 마찬가지로 풀 컬러의 표시가 가능하고, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 더욱 용이하게 높이는 것이 가능하다. 또한, 각 색광마다 조명광 주사 수단을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하여 조명광 주사 수단의 위치나 재질이나 표면의 코팅을 각 색광마다 최적화할 수 있다. 또한, 각 색광으로 분리된 조명광의 적어도 하나가 조명광 주사 수단을 통과한 후에 또 2개 이상의 색광으로 분리되기 때문에, 조명광 주사 수단을 통과한 후에 분리된 색광에서는, 조명광 주사 수단이 하나로 끝나게 된다. 따라서, 각 색광마다 조명광 주사 수단을 배치함으로써, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하면서도, 조명광 주사 수단의 수를 가능한 한 적게 하여 광학계를 설계하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있더라도 무방하다.
이러한 구성에 따르면, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 각 색광으로 분리된 조명광은 각각 동일한 크기의 조명 영역의 형상으로 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조사할 수 있다. 또한, 각 색광에 대응한 각 재결상 수단의 특성이 유사하기 때문에, 재결상 수단의 일부를 공유한 경우에 있어서도 거의 문제가 없고, 이에 따라 부품수를 줄이는 것도 가능하다. 당연히, 공유되지 않은 각 색광의 재결상 수단의 부품에 의해서 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 각 색광마다 보정할 수도 있다. 또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각 색광마다 다른 경우에 비하면, 재결상 수단의 설계도 용이한 구성으로 되기 때문에, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있게 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 용이하게 높인다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 광원으로부터 결상 수단에 의해서 결상되는 각 색광의 상의 위치까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있더라도 된다.
이러한 구성에 따르면, 광원으로부터 결상 수단에 의해서 결상되는 각 색광의 상의 위치까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 광원으로부터 조명광 주사 수단의 사이에서 복수의 색광으로 조명광을 분리하는 구성에서, 동일한 크기의 형상으로 각 색광의 상을 형성할 수 있다. 따라서 최종적으로, 이 상을 재결상 수단에 의해 각 색광에 대응한 표시 소자에 결상한 경우에, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있도록 되어, 광의 이용 효율이나 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 용이하게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 프로젝터에서의 바람직한 형태에 따르면, 결상 수단에 의해 서 결상되는 각 색광의 상의 위치로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있더라도 된다.
이러한 구성에 따르면, 결상 수단에 의해서 결상되는 각 색광의 상의 위치로부터 각 색광에 대응한 표시 소자까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 광원으로부터 조명광 주사 수단의 사이에서 복수의 색광으로 조명광을 분리하는 구성에서, 각 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있도록 되어, 광의 이용 효율이나 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과를 용이하게 높일 수 있다. 또한, 재결상 수단의 일부를 공유한 경우에 있어서도 재결상 수단의 특성이 유사하기 때문에 문제는 거의 없고, 이에 따라 부품수를 줄이는 것도 가능하다. 당연히, 공유되지 않은 각 색광의 재결상 수단의 부품에 따라 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 각 색광마다 보정할 수도 있다.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이들 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 표시 장치를 설명하는 도면이다. 이 표시 장치(100)는 광원 램프(110)(광원)와, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)(결상 수단)와, 회전 프리즘(130)(조명광 주사 수단)과, 재결상용 렌즈(141, 142, 143)(재결상 수단)와, 액정 광 밸브(150)(표시 소자)를 갖고 있다.
각 부분에 대하여 상세히 설명한다. 먼저, 광원 램프(110)는 광원으로 되는 램프(111)와 오목면 미러(112)에 의해 구성된다. 램프(111)는, 예를 들면, 고압 수은 램프 등의 방전 램프로 이루어지고, 또한, 오목면 미러(112)는 포물면 미러로 이루어진다. 또한, 램프(111)와 오목면 미러(112)은 이 구성에 한정되지 않고 적절히 변경이 가능하다. 또한, 광원으로 되는 램프는 순간적으로 점등이나 소등을 하는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 복수개 배치한다고 하는 제약은 없다.
그리고, 이 광원 램프(110)에서는, 램프(111)가 조명광을 방사하고, 오목면 미러(112)가 조명광을 플라이 아이 렌즈(121, 122)를 향해서 반사하도록 되어 있다. 이 때, 광원이 LED와 같은 것이므로 전 방향으로 확산하지 않으면, 오목면 미러(112)가 아니라 집광 렌즈를 사용하여, 플라이 아이 렌즈(121, 122)를 향해서 조명광을 방사하는 구성이나 복수의 광원을 어레이 형상으로 배치하는 구성이더라도 되며, 광원의 종류, 수, 구성 등에 대해서는 적절히 변경이 가능하다.
다음에, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키기 위한 결상 수단을 구성하는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 대하여 설명한다. 플라이 아이 렌즈(121, 122)는 직사각형 형상의 윤곽을 갖는 미소 렌즈를 매트릭스 형상으로 배열한 렌즈 어레이이다. 각 미소 렌즈의 외형 형상은, 광학계의 주 광축 방향에서 본 경우에는, 표시 소자인 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역(조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소가 형성하는 영역)의 외형 형상은 비율을 변경하여 성형하고 있다. 여기서는, 액정 광 밸브(150)의 화상 형 성 영역의 외형 형상이 종횡비 4:3의 직사각형 형상이며, 각 미소 렌즈의 외형 형상은 종횡비 4:1의 직사각형 형상으로 성형하고 있다. 또한, 종횡비의 비율은 광학계에 따라 자유롭게 설계 변경이 가능하고, 종횡비의 비율이 본 실시예와 다른 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문에, 종횡비의 관계는 이들에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 플라이 아이 렌즈(121)는 광원으로부터 방사된 조명광을 복수의 부분광으로 분할하고, 부분광마다 플라이 아이 렌즈(122)의 각 미소 렌즈에 집광시킨다. 그리고, 플라이 아이 렌즈(122)는 복수개로 분할된 부분광을 중첩 렌즈(123)에 입사된다. 그리고, 중첩 렌즈(123)는 평행화 렌즈(124)를 거쳐, 복수개로 분할된 부분광을 집광하여, 플라이 아이 렌즈(121)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(130)의 내부에 결상시킨다. 도 1에서는, 상은 회전 프리즘의 회전축을 포함하는 평면 상에 결상되어 있다. 따라서, 회전 프리즘을 통과하는 조명광은 광속 직경이 매우 작은 상태로 되어 양호한 효율로 회전 프리즘을 통과하고 있다. 또한, 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상되는 상의 위치는 회전 프리즘(130) 내부가 아니라 회전 프리즘(130)의 근방에 있더라도 되고, 회전 프리즘에 양호한 효율로 광을 통과시키면 특별히 이 구성에 한정되지 않는다.
또한, 이후에 회전 프리즘(130)에 대하여 상세히 설명하지만, 회전 프리즘이 회전하면, 조명광을 구성하는 각 광선의 광학적인 거리가 회전 프리즘의 회전 상태에 따라서 변화해 버리기 때문에, 실제로는 결상 위치가 부분적으로 전후로 변위한다. 따라서, 전체의 광학계를 설계할 때는, 최종적으로 표시 소자(150)에 결상되 는 상이 최적으로 되도록, 회전 상태를 고려하면서 회전 프리즘(130) 내부 또는 근방에 결상되는 상의 위치를 설정하면 된다. 즉, 도 1과 같은 회전 프리즘(130)의 회전 위치가 아니라, 더욱 45° 회전한 상태에서 결상되는 상의 위치를 기준으로 하여 광학계를 설계하는 등, 회전 프리즘의 회전 상태와 결상 위치의 관계를 적절히 설정할 수 있다.
다음에, 재결상용 렌즈(141, 142, 143)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(150)에 결상하는 재결상 수단이다. 또한, 재결상 수단은 결상 수단에 의해 결상된 상을 표시 소자에 결상할 목적이기 때문에, 렌즈가 아니라, 곡면 미러를 조합한 것이라도 된다. 또한, 렌즈나 곡면 미러의 개수, 그리고, 상의 확대율이나 축소율이나 종횡비의 배율에 대해서도 적절히 변경이 가능하다. 또한, 재결상 수단은 복수회의 결상에 의해서 상을 중계하더라도, 최종적으로 표시 소자에 결상하면 본 발명의 주지를 일탈하지 않는다. 즉, 재결상 수단에 의한 결상의 회수는 1회에 한정되지 않는다.
이상과 같이, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)는 광원(110)을 사출한 조명광의 광속의 형상이나 크기를 변환하여 회전 프리즘(130)의 내부에 결상하고, 재결상용 렌즈(141, 142, 143)는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)가 결상한 상을 표시 소자에 재결상한다. 따라서, 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124), 그리고, 재결상 수단으로 되는 재결상용 렌즈(141, 142, 143)를 포함하는 조사 광학계에 의해, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브의 일부 화소에 대하여 조사할 수 있다. 즉, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역이 4:3에 대하여, 플라이 아이 렌즈(121)의 외형 형상의 종횡비가 4:1로 되기 때문에, 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예의 구성을 예로 하여 생각하면, 어떤 순간에서, 조사 광학계에 의해서 조명되는 영역(재결상 수단에 의해서 결상되는 상)이 화상 형성 영역의 가로 방향(주사 방향에 수직인 방향)의 크기를 초과하도록 설계되어 있더라도, 조사 광학계에 의해서 조명되는 영역이 화상 형성 영역의 세로 방향(주사 방향에 평행한 방향)의 크기보다 좁은 영역이면, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는다.
이 때, 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(130)이 배치되어 있기 때문에, 조명광의 광축은 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 그 때문에, 액정 광 밸브(150)에서의 화상 형성 영역으로의 조명 위치는 변화된다. 또한, 회전 프리즘(130)은 유리 재료로 이루어지는 사각 기둥의 프리즘에 의해서 구성되고, 회전함으로써 조명광의 굴절각을 변화시켜 조명광을 주사하는 기능을 갖는다. 또한, 회전 프리즘(130)은 도시하지 않은 전자 모터에 접속되어, 회전 속도가 제어되면서 회전하고 있다.
여기서, 도 2에 회전 프리즘의 작용을 상세히 설명하는 도면을 나타낸다. 도면 중, 지면에 대하여 수직인 축을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전 프리즘이 회전하는 경우에 대하여 설명한다.
도 2에 있어서, (a)에 나타내는 회전 프리즘(130)의 회전 위치는, 도면 중 좌측으로부터 회전 프리즘(130)으로 입사하는 조명광을 회전 프리즘(130)에 입사하는 조명광을 굴절시키지 않고서 직진시켜 사출하는 위치에 있는 모양을 나타내고 있다. 또한, 여기서는 설명을 간단히 하기 위해서 조명광을 광학계의 주 광축에 평행한 광선으로서 표기하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는 마찬가지로 조명광을 광선으로서 설명한다.
(b)에 나타내는 회전 프리즘(130)의 회전 위치는, (a)에 나타내는 회 전 위치로부터 반시계 방향 회전으로 0° 내지 45°의 사이에서의 회전 모양을 나타내고 있다. 이 경우는, 도면 중 좌측으로부터 회전 프리즘(130)으로 입사하는 조명광을 도면 중 상측으로 굴절시켜 도면 중 우측으로부터 사출한다.
(c)에 나타내는 회전 프리즘(130)의 회전 위치는, (a)에 나타내는 회 전 위치로부터 반시계 방향의 회전으로 45° 내지 90°의 사이에서의 회전 모양을 나타내고 있다. 이 경우는, 도면 중 좌측으로부터 회전 프리즘(130)으로 입사하는 조명광을 도면 중 하측으로 굴절시켜 도면 중 우측으로부터 사출한다.
(d)에 나타내는 회전 프리즘(130)의 회전 위치는 (a)에 나타내는 회 전 위치로부터 반시계 방향의 회전으로 90° 회전한 모양을 나타내고 있다. 이 경우는, (a)의 경우와 마찬가지로, 도면 중 좌측으로부터 회전 프리즘(130)으로 입사하는 조명광을 굴절시키지 않고서 직진시켜 사출하는 위치에 있는 모양을 나타내고 있다.
따라서, 도 2와 같이 조명광은 회전 프리즘의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 평행하게 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 그리고, 도 1로 되돌아가, 회전 프리즘(130)을 통과한 조명광은 재결상용 렌즈(141, 142, 143)를 거쳐서 표시 소자인 액정 광 밸브(150)에 입사한다. 이 때, 회전 프리즘을 통과하기 때문에, 조명광은 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역 내에서 주사하면서 조사된다.
도 3에 회전 프리즘의 회전에 의해서 액정 광 밸브의 화상 형성 영역 내에서 조명광이 주사하는 모양을 설명하는 도면을 나타낸다. 도 3의 (a) 내지 (d)의 조명광의 조사 영역은 도 2에 나타낸 (a) 내지 (d)의 회전 프리즘의 회전 위치에 대응하고 있다. 단, 회전 프리즘과 액정 광 밸브 사이에 재결상용 렌즈(141, 142, 143)가 배치되어 있기 때문에, 도 2의 주사 방향에 대하여 도 3의 주사 방향이 반전하고 있다. 또한, 도 3(e)는 도 3의 (a) 내지 (d)를 반복하여 연속적으로 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역 내에 조명광을 조사한 경우에, 임의의 일정 시간을 적분한 조명의 모양을 나타내고 있다.
도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 도 2의 (a)의 회전 위치에서 회전 프리즘을 통과한 조명광은 액정 광 밸브(150)의 일부의 화소, 즉 화상 형성 영역의 중앙에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 조사된다. 그리고, 회전 프리즘이 도 2의 (a) 내지 (b)와 같이 회전하면, 도 3의 (a) 내지 (b)에 나타내는 바와 같이, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역의 중앙으로부터 조명광의 조사가 개시되도록 천이한다. 또한, 회전 프리즘이 도 2의 (b) 내지 (c)와 같이 회전하면, 도 3의 (b) 내지 (c)에 나타내는 바와 같이, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역의 상측단으로부터 조명광의 조사가 개시되도록 천이한다. 그리고, 회전 프리즘이 도 2의 (c) 내지 (d)와 같이 회전하면, 도 3의 (c) 내지 (d)에 나타내는 바와 같이, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역의 상측단으로부터 중앙측을 향하여 조명광의 조사 영역이 천이한다. 또한, 액정 광 밸브(150)의 화상 데이터로 되는 전기적 신호의 기록 방향은 조명광을 주사하는 방향과 일치하는 것이 바람직하다. 또한, 화상 데이터로 되는 전기적 신호의 기록 주기와 주사 주기가 거의 동일한 것이 바람직하다. 또한, 각 화소에서, 화상 데이터가 충분히 기록되고 나서 광이 조명되는 것이 바람직하다.
따라서, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역 내로의 조명광의 주사가 반복하여 고속으로 행하여지는 것에 의해, 임의의 일정 시간을 적분하면, 도 3의 (e)에 나타내는 바와 같이, 화상 형성 영역 내에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광의 조사를 실행할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역에서의 일부 화소에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 표시와 동일한 현상이 일어나게 된다. 그 때문에, 표시 소자가 액정을 사용한 홀드형 표시 소자이더라도, 화상을 단속적으로 표시할 수 있기 때문에, 단순히 연속적인 화상을 표시하는 홀드형 표시 소자에서 발생하는 동화상의 흐려짐을 경감하여 동화상 질을 개선할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역에 조명하는 조명 영역의 크기(재결상 수단에 의해서 결상되는 상의 크기)에 대해서는, 이 구성에 한정되지 않고 적절히 변경이 가능하지만, 주사함으로써 화상 형성 영역 전체가 조명되는 범위이면, 가능한 한 좁은 쪽이 좋다. 즉, 이에 따라 화상을 더욱 단속적으로 표시할 수 있으므로, 동화상의 흐려짐을 더욱 경감하는 것이 가능해지는 때문이다. 구체적으로는, 화상 형성 영역의 면적의 절반 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예의 구성을 예로 하여 생각하면, 조명광의 주사에 의해서 화상 형성 영역의 세로 방향의 길이를 초과하는 위치에 조명광이 조명되는 경우가 있더라도, 조명광이 화상 형성 영역으로 주사되는 것이면 본 발명의 주지를 일탈하지 않는다.
도 1로 되돌아가, 액정 광 밸브(150)는 액정 광 밸브의 전후에 편광판을 구비하고, 또한, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역을 형성하는 복수의 화소에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터가 화소마다 규칙적으로 배치된 구조이다. 따라서, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역 내에 입사한 조명광이 화상 데이터로 되는 전기적 신호에 근거하여 화소마다 변조되면, 최종적으로는 풀 컬러의 화상을 액정 광 밸브(150)에 표시할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 도 4에 나타낸 프로젝터(101)와 같이, 표시 장치(100)와 거의 동일한 구성에 투사 렌즈(160)(투사 수단)를 배치하여, 액정 광 밸브에 표시된 화상을 도시하지 않은 스크린에 투사하는 구성이더라도 된다. 이 때의 투사 방식은 스크린의 전면(前面)으로부터 투사하는 방식과 스크린의 배면으로부터 투사하는 방식 중 어느 것이더라도 무방하다. 또한, 투사 수단은 투사 렌즈(150)와 같은 렌즈가 아니라 곡면 미러를 이용한 것이라도 무방하다.
이상과 같이, 이 표시 장치(100)나 프로젝터(101)는, 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(150)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(150)의 일부 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(130)을 갖 는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 액정 광 밸브에 결상하는 재결상 수단으로서 재결상용 렌즈(141, 142, 143)를 구비한다. 이에 따라, 순간적인 시간에서는, 조사 광학계에 의해 액정 광 밸브의 화상 형성 영역의 일부분으로 균일한 조도 분포를 갖는 조명밖에 행하여지지 않지만, 임의의 시간의 범위 내에서는, 조명광 주사 수단에 의해 조명광이 화상 형성 영역 내에서 주사되기 때문에, 화상 형성 영역의 전체로 균일한 조도 분포를 갖는 조명광의 조사가 행하여져, 인간의 눈으로 영상을 인식할 수 있도록 된다. 또한, 화상 형성 영역에서의 일부 화소에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 표시와 같은 현상이 일어나게 된다. 그 때문에, 표시 소자가 액정을 사용한 홀드형 표시 소자이더라도, 화상을 단속적으로 표시할 수 있기 때문에, 단순히 연속적인 화상을 표시하는 홀드형 표시 소자에서 발생하는 동화상의 흐려짐을 경감해서 동화상 질을 개선할 수 있다.
또한, 광원은 순간적으로 점등이나 소등을 하는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 복수개 배치한다고 하는 것이 필요없기 때문에, 광원에 대한 제약이 적다. 또한, 조사 광학계에 의해, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시킨 상을 재결상 수단에 의해 표시 소자에 결상하기 때문에, 광원으로부터 방사되는 조명광을 특정한 화소에 양호한 효율로 조사하는 것이 가능해져, 광의 손실도 적어 광원으로부터의 광을 대부분 이용할 수 있다.
따라서, 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시가 가능한 표시 장치 및 프로젝터를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)를 결상 수단으로 하고 있지만, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)가 결상한 상을 또한 결상하는 결상 렌즈가 있으면, 이들을 포함해서 결상 수단으로 하여도 상관없다. 따라서, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124), 결상 렌즈에 의해서 결상된 상을 표시 소자에 결상하는 재결상 수단에 의해서 표시 소자의 일부의 화소에 결상하면 본 발명의 주지를 일탈하지 않는다. 즉, 결상 수단에 의한 결상의 회수는 1회에 한정되지 않는다.
(실시예 2)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭을 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에서의 프로젝터를 설명하는 도면이다. 이 프로젝터(201)는 광원 램프(110)와, 플라이 아이 렌즈(121, 122)와, 중첩 렌즈(123)와, 평행화 렌즈(124)와, 회전 프리즘(130)과, 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)과, 반사 미러(281R, 282R, 281B, 282B)와, 재결상용 렌즈(241R, 242R, 243R, 241G, 242G, 243G, 241B, 242B, 243B)와, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)과, 투사 렌즈(260)를 갖고 있다.
또한, 설명을 간단히 하기 위해서 광원으로부터 방사되는 조명광의 성분을 색 분리되는 각 색광으로 표시하고, 또한, 각 색광을 광학계의 주 광축에 평행한 광선으로서 도면 중에 표기한다. 또한, 도 5는 광원으로부터 회전 프리즘까지가 도 1과 동일하지만, 광학계의 주광축을 회전의 축으로서 90° 회전한 방향에서 본 도면으로 되어 있다.
먼저, 광원 램프(110)로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(121, 122)와 중첩 렌즈(123)를 통과한다. 그리고, 중첩 렌즈(123)는 복수개로 분할된 부분광을 집광하여 평행화 렌즈(124)를 거쳐서 플라이 아이 렌즈(121)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(130)의 내부에 결상한다. 여기서는, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역의 종횡비가 4: 3의 형상인데 반하여, 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 4:1의 형상으로 성형하고 있다.
그리고, 회전 프리즘(130)을 통과한 조명광은 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)에 입사한다. 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)은 4개의 삼각 프리즘을 서로 접합시켜, 그 접합시킨 면에, 적색의 색광을 반사하고 녹색의 색광을 투과하는 광학 다층막과, 청색의 색광을 반사하고 녹색의 색광을 투과하는 광학 다층막을 형성하여, 입사한 조명광을 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광으로 분리해서 3 방면으로부터 각각 사출하는 기능을 갖는다. 그 때문에, 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)에 입사한 조명광은 적색의 색광(290R)과 녹색의 색광(290G)과 청색의 색광(290B)으로 분리된다. 따라서, 광원으로부터 방사된 조명광은 조명광 주 사 수단인 회전 프리즘을 통과한 후에 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되어 있게 된다.
또한, 색 분리용 다이클로익 프리즘은 마찬가지의 광학 다층막을 갖는 2장의 판 유리를 교차한 형상으로, 마찬가지의 색 분리의 기능을 구비하는 광학 부품으로 변경하더라도 상관없다.
먼저, 적색의 색광(290R)은 반사 미러(281R, 282R)와 재결상용 렌즈(241R, 242R, 243R)에 의해서 액정 광 밸브(250R)로 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(241R, 242R, 243R)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250R)에 결상한다.
그리고, 녹색의 색광(290G)은 재결상용 렌즈(241G, 242G, 243G)에 의해서 액정 광 밸브(250G)로 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(241G, 242G, 243G)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250G)에 결상한다.
그리고, 청색의 색광(290B)은 반사 미러(281B, 282B)와 재결상용 렌즈(241B, 242B, 243B)에 의해서 액정 광 밸브(250B)로 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(241B, 242B, 243B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250B)에 결상한다.
따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에는, 화상 형성 영역에서의 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 또한, 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(130)이 배치되어 있기 때문에, 조명광은 회전 프리즘의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 따라서, 색 분리된 각 색광은 대응하는 각각의 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 전체를 주사하면서, 화상 형성 영역 전체에 균일하게 조사된다. 따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내로의 조명광의 주사가 반복하여 고속으로 행하여지는 것에 의해, 임의의 일정 시간을 적분하면 화상 형성 영역 내에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역의 일부분에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 점등과 같은 현상이 일어나게 된다.
도 5로 되돌아가, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에 입사한 각 색의 조명광은 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에서 전기적 신호에 근거하여 변조되어, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)에 의해서 투사 렌즈 방향으로 인도된다. 또한, 다이클로익 프리즘(272)은 4개의 삼각 프리즘을 접합시키고, 그 접합시킨 면에, 적색의 색광을 반사하고 녹색의 색광을 투과하는 광학 다층막과, 청색의 색광을 반사하고 녹색의 색광을 투과하는 광학 다층막을 형성하여, 3 방향으로부터 제각기 입사하는 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광을 합성하여 투사 렌즈(260)로 사출하는 기능을 갖고 있다. 또한, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)는 액정 광 밸브의 전후에 2장의 편광판을 배치된 구조이지만, 실시예 1과 같이, 화소마다 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터는 특별히 배치되어 있지 않다.
그리고, 투사 렌즈에 입사한 조명광은 도시하지 않은 스크린에 투사되어 스크린에 화상을 표시한다. 이 때, 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광을 변조하고 있는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 상이 스크린에 겹쳐 표시되어 있기 때문에, 풀 컬러의 표시가 가능해지고 있다. 또한, 스크린에 투사된 상에 있어서, 재결상용 렌즈군이 결상한 각 색광마다 대응한 상의 위치는 각각 일치하고 있다. 즉, 임의의 순간에서, 액정 광 밸브(250R)의 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있으면, 액정 광 밸브(250G)나 액정 광 밸브(250B)도 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있다. 또한, 각 색광마다 대응한 상의 주사하는 방향이나 속도도 일치하고 있다.
이상과 같이, 실시예 2에 따르면, 프로젝터(201)는 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(130)을 갖는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 액정 광 밸브에 결상하는 재결상 수단으로서 재결상용 렌즈(241R, 242R, 243R, 241G, 242G, 243G, 241B, 242B, 243B)를 구비한다. 이에 따라, 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 컬러 필터를 이용하 지 않더라도 풀 컬러의 표시가 가능한 프로젝터를 실현할 수 있다.
또한, 조명광 주사 수단인 회전 프리즘(130)을 통과한 후에 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 재결상용 렌즈는 각 색광마다 배치되며, 또한, 결상 수단인 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)에 결상한다. 그 때문에, 광원으로부터 각 색광에 대응한 액정 광 밸브까지의 거리가 각각 다르지만, 각 색광마다 배치한 재결상용 렌즈에 의해서, 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있게 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과나 광의 이용 효율이 높아져 있다.
(실시예 3)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭을 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에서의 프로젝터의 사시도이다. 이 프로젝터(301)는 광원 램프(110)와, 플라이 아이 렌즈(121, 122)와, 중첩 렌즈(123)와, 평행화 렌즈(124)와, 회전 프리즘(130)과, 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)과, 반사 미러(381R, 382R, 381G, 382G, 381B, 382B)와, 재결상용 렌즈(341, 342R, 343R, 342G, 343G, 342B, 343B)와, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)과, 투사 렌즈(260)를 갖고 있다.
실시예 3에서는, 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)의 색 분리면이 교차하는 축과 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)의 교차하는 축이 동일한 축 상에 배치되도록 상하로 겹쳐 있는 점과, 각 색광마다 배치된 재결상용 렌즈의 일부가 공유되어 있는 점이 실시예 2와 크게 다르다.
도 7을 이용하여, 프로젝터의 구성을 상세히 설명한다. 또한, 도 7의 (a)는 도 6에서의 평면 A를 포함하는 평면을 기준으로 한 프로젝터(301)의 단면도이며, 도 7의 (b)는 도 6에서의 평면 B를 포함하는 평면을 기준으로 한 프로젝터(301)의 단면도이다.
또한, 설명을 간단히 하기 위해서 광원으로부터 방사되는 조명광의 성분을 색 분리되는 각 색광으로 표시하고, 또한, 각 색광을 광학계의 주광축에 평행한 광선으로서 도면 중에 표기한다.
먼저, 광원 램프(110)로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(121, 122)와 중첩 렌즈(123)를 통과한다. 그리고, 중첩 렌즈(123)는 복수개로 분할된 부분광을 집광하여 평행화 렌즈(124)를 거쳐서 플라이 아이 렌즈(121)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(130)의 내부에 결상한다. 여기서는, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역의 종횡비가 4:3의 형상인데 반하여, 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 4:1의 형상으로 성형하고 있다.
그리고, 회전 프리즘(130)을 통과한 조명광은 재결상용 렌즈(341)를 거쳐서 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)에 입사한다. 그리고, 색 분리용 다이클로익 프 리즘(271)에 입사한 조명광은 적색의 색광(390R)과 녹색의 색광(390G)과 청색의 색광(390B)으로 분리된다.
그리고, 적색의 색광(390R)은 반사 미러(381R, 382R)와 재결상용 렌즈(342R, 343R)에 의해서 대략 コ자형의 광로로 액정 광 밸브(250R)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(341, 342R, 343R)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250R)에 결상한다.
그리고, 녹색의 색광(390G)은 반사 미러(381G, 382G)와 재결상용 렌즈(342G, 343G)에 의해서 대략 コ자형의 광로로 액정 광 밸브(250G)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(341, 342G, 343G)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250G)에 결상한다.
그리고, 청색의 색광(390B)은 반사 미러(381B, 382B)와 재결상용 렌즈(342B, 343B)에 의해서 대략 コ자형의 광로로 액정 광 밸브(250B)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(341, 342B, 343B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250B)에 결상한다.
따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에는, 화상 형성 영역에서의 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 또한, 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(130)이 배치되어 있기 때문 에, 조명광은 회전 프리즘의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 따라서, 색 분리된 각 색광은 대응하는 각각의 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 전체를 주사하면서, 화상 형성 영역 전체에 균일하게 조사된다. 따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내로의 조명광의 주사가 반복하여 고속으로 행해지는 것에 의해, 임의의 일정 시간을 적분하면 화상 형성 영역 내에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역의 일부분에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 점등과 같은 현상이 일어나게 된다.
도 7로 되돌아가, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에 입사한 각 색의 조명광은 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에서 전기적 신호에 근거하여 변조되고, 색 합성용 다이클로익 프리즘(282)에 의해서 투사 렌즈 방향으로 인도된다.
그리고, 투사 렌즈(260)에 입사한 조명광은 도시하지 않은 스크린에 투사되어 스크린에 화상을 표시한다. 이 때, 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광을 변조하고 있는 액정 광 밸브(250R, 250G, 230B)의 상이 스크린에 겹쳐 표시되어 있기 때문에, 풀 컬러의 표시가 가능해지고 있다. 또한, 스크린에 투사된 상에 있어서, 재결상용 렌즈군이 결상한 각 색광마다 대응한 상의 위치는 각각 일치하고 있다. 즉, 어떤 순간에서, 액정 광 밸브(250R)의 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있으면, 액정 광 밸브(250G)나 액정 광 밸브(250B)도 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있 다. 또한, 각 색광마다 대응한 상의 주사하는 방향이나 속도도 일치하고 있다.
이상과 같이, 실시예 3에 따르면, 프로젝터(301)는 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(130)을 갖는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 액정 광 밸브에 결상하는 재결상 수단으로서 재결상용 렌즈(341, 342R, 343R, 342G, 343G, 342B, 343B)를 구비한다. 이에 따라, 실시예의 2와 마찬가지로 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시가 가능한 프로젝터를 실현할 수 있다.
또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리나, 결상 수단에 의해 결상된 각 색광의 상의 위치로부터 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 각 색광으로 분리된 조명광은 각각 동일한 크기의 조명 영역의 형상으로 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조사할 수 있다. 따라서, 재결상 수단의 일부인 재결상용 렌즈(341)를 공유한 경우에 있어서도 각 색광의 재결상용 렌즈의 특성이 유사하기 때문에, 문제는 거의 없다. 당연히, 공유되지 않은 각 색광의 재결상용 렌즈(342R, 343R, 342G, 343G, 342B, 343B)를 최적화함으로써 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남은 각 색광마다 보정할 수 있다. 또한, 재결상 수단의 설계가 용이한 구성으로 되기 때문에, 각 표시 소자의 일부의 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있도록 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과나 광의 이용 효율이 높은 구성으로 되어 있다.
또한, 색 분리용 다이클로익 프리즘(271)의 색 분리면이 교차하는 축과 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)의 교차하는 축이 동일한 축상에 배치되기 때문에, 각 색광에서 거의 동일한 광학 부품을 배치하면, 각 색광의 조명 영역의 형상을 거의 동알하게 할 수 있는 동시에, 조명광의 주사 방향도 동일하게 할 수 있다. 따라서, 주사 방향을 동일하게 하기 위한 광학 부품을 외부에 필요로 하지 않기 때문에, 광학계를 간소하고 조밀하게 구성할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 재결상용 렌즈(341)를 각 색광으로 공유하고 있었지만, 실시예 2와 같이 공유하지 않은 구성이라도 상관없다. 또한, 투사 렌즈(260)로부터 투사된 광이 광원 램프(110) 등에 의해 차단되지 않도록, 광원 램프(110)와 색 분리용 다이클로익 프리즘(271) 사이에 광로를 절곡하는 반사 미러를 적절히 배치하더라도 된다.
또한, 도 8에 나타내는 프로젝터(302)와 같이, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와 반사 미러(382R, 382G, 382B) 대신에, 반사형 액정 패널(351R, 351G, 351B)과, 특정한 편광의 광을 선택적으로 투과 또는 반사하는 편광 분리면을 갖는 편광 분리용 프리즘(383R, 383G, 383B)을 각각 배치한 구성이더라도 된다. 단, 재결상용 렌즈의 배율이나 배치는 이러한 구성에 맞추어 변경이 필요하다.
(실시예 4)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭를 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 실시예 4에서의 프로젝터를 설명하는 도면이다. 이 프로젝터(401)는 광원 램프(110)와, 플라이 아이 렌즈(421, 422)와, 중첩 렌즈(423)와, 평행화 렌즈(424R, 424G, 424B)와, 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)과, 색 분리용 다이클로익 미러(471, 472)와, 반사 미러(481, 482, 483, 484, 485)와, 재결상용 렌즈(441R, 442R, 443R, 441G, 442G, 443G, 441B, 442B, 443B)와, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)과, 투사 렌즈(260)를 갖고 있다.
또한, 설명을 간단히 하기 위해서 광원으로부터 방사되는 조명광의 성분을 색 분리되는 각 색광으로 표시하고, 또한, 각 색광을 광학계의 주 광축에 평행한 광선으로서 표기한다.
먼저, 광원 램프(110)로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(421, 422)와 중첩 렌즈(423)를 통과한다. 여기서는, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역의 종횡비가 4:3의 형상인데 반하여, 플라이 아이 렌즈에서의 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 4:1의 형상으로 성형하고 있다.
중첩 렌즈(423)를 통과한 조명광은 색 분리용 다이클로익 미러(471)에 입사 하여, 적색의 색광(490R)과 녹색의 색광(490G), 청색의 색광(490B)으로 분리된다. 색 분리용 다이클로익 미러(471)는 적색의 색광을 반사하고 녹색과 청색의 색광을 투과하는 광학 다층막을 형성하여, 입사한 조명광을 적색의 색광과 녹색, 청색의 색광으로 분리하는 기능을 갖는다.
그리고, 적색의 색광은 반사 미러(481 및 482)에 의해 반사된 후, 평행화 렌즈(424R)를 거쳐서 회전 프리즘(430R)에 입사한다.
그리고, 녹색과 청색의 색광은 반사 미러(483)에 의해 반사된 후, 색 분리용 다이클로익 미러(472)에 입사하여 녹색의 색광과 청색의 색광으로 분리된다. 색 분리용 다이클로익 미러(472)는 녹색의 색광을 반사하고 청색의 색광을 투과하는 광학 다층막을 형성하여, 입사한 조명광을 녹색의 색광과 청색의 색광으로 분리하는 기능을 갖는다.
그리고, 녹색의 색광은 평행화 렌즈(424G)를 거쳐서 회전 프리즘(430G)에 입사하고, 청색의 색광은 평행화 렌즈(424B)를 거쳐서 회전 프리즘(430B)에 입사한다.
따라서, 중첩 렌즈(423)는 플라이 아이 렌즈(421)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)의 내부에 각각 결상한다.
그리고, 회전 프리즘(430R)을 통과한 적색의 색광(490R)은 재결상용 렌즈(441R, 442R, 443R) 및 반사 미러(484)에 의해서 액정 광 밸브(250R)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(441R, 442R, 443R)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(421, 422), 중첩 렌즈(423), 평행화 렌즈(424R)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250R)에 결상한다.
그리고, 회전 프리즘(430G)을 통과한 녹색의 색광(490G)은 재결상용 렌즈(441G, 442G, 443G) 및 반사 미러(481)에 의해서 액정 광 밸브(250G)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(441G, 442G, 443G)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(421, 422), 중첩 렌즈(423), 평행화 렌즈(424G)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250G)에 결상한다.
그리고, 회전 프리즘(430B)을 통과한 청색의 색광(490B)은 재결상용 렌즈(441B, 442B, 443B) 및 반사 미러(485)에 의해서 액정 광 밸브(250B)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(441B, 442B, 443B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(421, 422), 중첩 렌즈(423), 평행화 렌즈(424B)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250B)에 결상한다.
따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에는, 화상 형성 영역에서의 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 또한, 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)이 배치되어 있기 때문에, 각 색광으로 분리된 조명광은 회전 프리즘의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 따라서, 색 분리된 각 색광은 대응하는 각각의 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 전체를 주사하면서, 화상 형성 영역 전체에 균일하게 조사된다. 따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내로의 조명광의 주사가 반복하여 고속으로 행하여지는 것에 의해, 임의의 일정 시간을 적분하면 화상 형성 영역 내에 균 일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역의 일부분에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 점등과 같은 현상이 일어나게 된다.
또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)까지의 거리는 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있다. 또한, 광원으로부터 플라이 아이 렌즈(421, 422)와 중첩 렌즈(423)에 의해서 결상된 상까지의 광학적인 거리도 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있다. 이에 따라, 광학계를 간소하게 하여 확실히 광을 결상하고 있다.
도 9로 되돌아가, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에 입사한 각 색의 조명광은 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에서 전기적 신호에 근거하여 변조되어, 색 합성용 다이클로익 프리즘(282)에 의해서 투사 렌즈 방향에 인도된다.
그리고, 투사 렌즈(260)에 입사한 조명광은 도시하지 않은 스크린에 투사되어 스크린에 화상을 표시한다. 이 때, 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광을 변조하고 있는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 상이 스크린에 겹쳐 표시되어 있기 때문에, 풀 컬러의 표시가 가능해지고 있다. 또한, 스크린에 투사된 상에 있어서, 재결상용 렌즈군이 결상한 각 색광마다 대응한 상의 위치는 각각 일치하도록 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)의 회전 위치나 회전 스피드나 회전 방향이 제어되어 있다. 즉, 어떤 순간에서, 액정 광 밸브(250R)의 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있으면, 액정 광 밸브(250G)나 액정 광 밸브(250B)도 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있다. 또한, 각 색광마다 대응한 상의 주사하는 방향이나 속도도 일치하고 있다.
이상과 같이, 실시예 4에 따르면, 프로젝터(401)는 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)을 갖는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(421, 422), 중첩 렌즈(423), 평행화 렌즈(424R, 424G, 424B)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 상기 표시 소자에 결상하는 재결상 수단으로서 재결상용 렌즈(441R, 442R, 443R, 441G, 442G, 443G, 441B, 442B, 443B)를 구비한다. 이에 따라, 실시예의 2와 마찬가지로 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시가 가능한 프로젝터를 실현할 수 있다.
또한, 스크린에 투사된 상에 있어서, 각 색광마다 대응한 상의 위치가 거의 일치하기 때문에, 동화상의 흐려짐을 경감하고, 또한，색을 분리하여 표시되는 색의 날림이 없는 최적의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 각 색광마다 회전 프리즘(430R, 430G, 430B)을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하여 조명광 주사 수단의 위치나 재질이나 표면의 코팅을 각 색광마다 최적화하고 있기 때문에, 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조명광을 더욱 확실히 조사할 수 있도록 되어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과가 높아지고 있다.
그리고, 광원으로부터 각 색광에 대응한 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리나, 광원으로부터 결상 수단에 의해 결상된 각 색광의 상의 위치까지의 거리나, 결상 수단에 의해 결상된 각 색광의 상의 위치로부터 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 각 색광으로 분리된 조명광은 각각 동일한 크기의 조명 영역의 형상으로 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조사할 수 있고, 또한, 재결상 수단의 설계가 용이한 구성으로 된다. 따라서, 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있어, 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과나 광의 이용 효율이 높아지고 있다. 또한, 각 색광에서 거의 동일한 광학 부품을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 조명 영역의 형상을 거의 동일하게 할 수 있는 동시에, 조명광의 주사 방향도 동일하게 할 수 있다. 따라서, 주사 방향을 동일하게 하기 위한 광학 부품을 외부에 필요로 하지 않기 때문에, 광학계가 간소하게 되어 있다.
(실시예 5)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭를 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 실시예 5에서의 프로젝터를 설명하는 도면이다. 이 프로젝터(501)는 광원 램프(110)와, 플라이 아이 렌즈(521, 522)와, 중첩 렌즈(523)와, 평행화 렌즈(524R, 524)와, 회전 프리즘(530R, 530)과, 색 분리용 다이클로익 미러(471, 472)와, 반사 미러(481, 482, 483, 484, 485)와, 재결상용 렌즈(541R, 542R, 543R, 541, 542G, 543G, 542B, 543B)와, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)과, 투사 렌즈(260)를 갖고 있다.
또한, 설명을 간단히 하기 위해서 광원으로부터 방사되는 조명광의 성분을 색 분리되는 각 색광으로 표시하고, 또한, 각 색광을 광학계의 주 광축에 평행한 광선으로서 표기한다.
먼저, 광원 램프(110)로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(521, 522)와 중첩 렌즈(523)를 통과한다. 여기서는, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역의 종횡비가 4:3의 형상인데 반하여, 플라이 아이 렌즈에서의 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 4:1의 형상으로 성형하고 있다.
중첩 렌즈(523)를 통과한 조명광은 색 분리용 다이클로익 미러(471)에 입사하여 적색의 색광(590R)과 녹색의 색광(590G), 청색의 색광(590B)으로 분리된다. 색 분리용 다이클로익 미러(471)는 적색의 색광을 반사하고 녹색과 청색의 색광을 투과하는 광학 다층막을 형성하여, 입사한 조명광을 적색의 색광과 녹색, 청색의 색광으로 분리하는 기능을 갖는다.
그리고, 적색의 색광은 반사 미러(481)에 의해 반사된 후, 평행화 렌즈(524R)를 거쳐서 회전 프리즘(530R)에 입사한다.
그리고, 녹색과 청색의 색광은 반사 미러(483)에 의해 반사된 후, 평행화 렌즈(524)를 거쳐서 회전 프리즘(530)에 입사한다.
따라서, 중첩 렌즈(523)는 플라이 아이 렌즈(521)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(530R, 530)의 내부에 각각 결상한다.
그리고, 회전 프리즘(530R)을 통과한 적색의 색광(590R)은 재결상용 렌즈(541R, 542R, 543R) 및 반사 미러(482 및 484)에 의해서 액정 광 밸브(250R)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(541R, 542R, 543R)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(521, 522), 중첩 렌즈(523), 평행화 렌즈(524R)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250R)에 결상한다.
또한, 회전 프리즘(530)을 통과한 녹색과 청색의 색광은 재결상용 렌즈(541)를 통과한 후에 색 분리용 다이클로익 미러(472)에 입사하여, 녹색의 색광(590G)과 청색의 색광(590B)으로 분리된다.
그리고, 녹색의 색광(590G)은 반사 미러(481)와 재결상용 렌즈(542G, 543G)에 의해서 액정 광 밸브(250G)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(541, 542G, 543G)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(521, 522), 중첩 렌즈(523), 평행화 렌즈(524)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250G)에 결상한다.
그리고, 청색의 색광(590B)은 반사 미러(485)와 재결상용 렌즈(542B, 543B)에 의해서 액정 광 밸브(250B)에 도광된다. 이 때, 재결상용 렌즈(541, 542B, 543B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(521, 522), 중첩 렌즈(523), 평행화 렌즈(524)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250B)에 결상한다.
따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에는, 화상 형성 영역에서의 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 또한, 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(530R, 530)이 배치되어 있기 때문에, 조명광은 회전 프리즘의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘을 통과한다. 따라서, 색 분리된 각 색광은 대응하는 각각의 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 전체를 주사하면서, 화상 형성 영역 전체에 균일하게 조사된다. 따라서, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내로의 조명광의 주사가 반복하여 고속으로 행하여지는 것에 의해, 임의의 일정 시간을 적분하면 화상 형성 영역 내에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 또한, 화상 형성 영역의 일부분에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않거나 하기 때문에, 간헐 점등과 같은 현상이 일어나게 된다.
또한, 광원으로부터 각 색광에 대응한 회전 프리즘(530R, 530)까지의 거리는 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있다. 또한, 광원으로부터 플라이 아이 렌즈(521, 522)와 중첩 렌즈(523)에 의해서 결상된 상까지의 광학적인 거리도 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있다. 이에 따라, 광학계를 간소하게 하여 확실히 광을 결상하고 있다.
도 10으로 되돌아가, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에 입사한 각 색의 조명광은 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역 내에서 전기적 신호에 근거하여 변조되어, 색 합성용 다이클로익 프리즘(282)에 의해서 투사 렌즈 방향으로 인도된다.
그리고, 투사 렌즈(260)에 입사한 조명광은 도시하지 않은 스크린에 투사되어 스크린에 화상을 표시한다. 이 때, 적색의 색광과 녹색의 색광과 청색의 색광을 변조하고 있는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 상이 스크린에 겹쳐 표시되어 있기 때문에, 풀 컬러의 표시가 가능해지고 있다. 또한, 스크린에 투사된 상에 있어서, 재결상용 렌즈군이 결상한 각 색광마다 대응한 상의 위치는 각각 일치하도록 회전 프리즘(530R, 530)의 회전 위치나 회전 속도나 회전 방향이 제어되어 있다. 즉, 어떤 순간에서, 액정 광 밸브(250R)의 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있으면, 액정 광 밸브(250G)나 액정 광 밸브(250B)도 화상 형성 영역의 중앙에 재결상용 렌즈가 결상한 상이 형성되어 있다. 또한, 각 색광마다 대응한 상의 주사하는 방향이나 속도도 일치하고 있다.
이상과 같이, 실시예 5에 따르면, 프로젝터(501)는, 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(530R, 530)을 갖는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 경상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(521, 522), 중첩 렌즈(523), 평행화 렌즈(524R, 524)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 액정 광 밸브에 결상하는 재결상 수단으로서 결상용 렌즈(541R, 542R, 543R, 541, 542G, 543G, 542B, 543B)를 구비한다. 이에 따라, 실시예의 2와 마찬가지로 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리 고, 풀 컬러의 표시가 가능한 프로젝터를 실현할 수 있다.
또, 스크린에 투사된 상에 있어서, 각 색광마다 대응한 상의 위치가 거의 일치하기 때문에, 동화상의 흐려짐을 경감하고, 또한，색을 분리하여 표시되는 색의 날림이 없는 최적의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 색 분리용 다이클로익 미러(471)에 의해서 색 분리된 각 색광마다 회전 프리즘(530R, 530)을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하여 조명광 주사 수단의 위치나 재질이나 표면의 코팅을 각 색광마다 최적화할 수 있다. 또한, 각 색광으로 분리된 조명광의 적어도 하나가 회전 프리즘(530)을 통과한 후에 또 2개 이상의 색광으로 분리되기 때문에, 회전 프리즘(530)을 통과한 후에 분리된 녹색과 청색의 색광에서는, 회전 프리즘이 하나로 끝나게 된다. 따라서, 각 색광마다 회전 프리즘(530R, 530)을 배치하는 것에 의해, 각 색광의 파장 차이에 의존하는 결상 상태의 어긋남을 고려하고 나서도, 회전 프리즘의 수를 가능한 한 적게 하여 광학계를 설계하는 것이 가능해진다. 즉, 이번의 경우는, 적색의 색광에 대하여 회전 프리즘(530R)이나 재결상용 렌즈(541R, 542R, 543R)를 다른 색광과는 독립하여 설정할 수 있기 때문에, 적색의 색광을 우선적으로 최적화할 수 있고, 또한, 녹색과 청색의 색광의 광로를 일부 공유함으로써, 회전 프리즘이나 재결상 수단의 부품수를 가능한 한 적게 하고 있다.
그리고, 광원으로부터 각 색광에 대응한 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리나, 광원으로부터 결상 수단에 의해 결상된 각 색광의 상의 위치까지의 거리나, 결상 수단에 의해 결상된 각 색광의 상의 위치로부터 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)까지의 거리가 각 색광마다 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 각 색광으로 분리된 조명광은 각각 동일한 크기의 조명 영역의 형상으로 각 액정 광 밸브의 일부 화소에 대하여 조사할 수 있고, 또한, 재결상 수단의 설계가 용이한 구성으로 된다. 따라서, 각 액정 광 밸브의 일부의 화소에 대하여 조명광을 확실히 조사할 수 있어 동화상의 흐려짐을 경감하는 효과나 광의 이용 효율이 높아지고 있다. 또한, 각 색광에서 거의 동일한 광학 부품을 배치하고 있기 때문에, 각 색광의 조명 영역의 형상을 거의 동일하게 할 수 있는 동시에, 조명광의 주사 방향도 동일하게 할 수 있다. 따라서, 주사 방향을 동일하게 하기 위한 광학 부품을 외부에 필요로 하지 않기 때문에, 광학계가 간소하게 되어 있다.
(실시예 6)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭를 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 실시예 6에서의 프로젝터의 개략을 설명하는 도면이다. 이 프로젝터(601)는 광원(110)과, 플라이 아이 렌즈(621, 622)와, 중첩 렌즈(623)와, 평행화 렌즈(624)와, 회전 프리즘(630)과, 색 분리용 다이클로익 미러(671, 672)와, 반사 미러(681, 682, 683, 684)와, 재결상용 렌즈(641, 642, 642R, 643R, 643G, 643B, 644B, 645B, 646B, 647B)와, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)과, 투사 렌즈(260)를 갖고 있다.
또한, 설명을 간단히 하기 위해서 광원으로부터 방사되는 조명광의 성분을 색 분리되는 각 색광으로 표시하고, 또한, 각 색광을 광학계의 주 광축에 평행한 광선으로서 표기한다.
먼저, 광원(110)으로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(621, 622)와 중첩 렌즈(623)를 통과한다. 그리고, 중첩 렌즈(623)는 복수개로 분할된 부분광을 집광하여 반사 미러(681)와 평행화 렌즈(624)를 거쳐서 플라이 아이 렌즈(621)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(630)의 내부에 결상한다. 여기서는, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역의 종횡비가 4:3의 형상인데 반하여, 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 4:1의 형상으로 성형하고 있다.
그리고, 회전 프리즘(630)에 입사하는 조명광은 회전 프리즘(630)의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘(630)을 통과한다.
다음에, 회전 프리즘(630)을 통과한 조명광은 재결상용 렌즈(641)를 통과한 후에 색 분리 광학계인 색 분리용 다이클로익 미러(671)를 향하여 조사된다. 그리고, 색 분리용 다이클로익 미러(671)에 조사된 조명광 중, 적색광(690R)은 색 분리용 다이클로익 미러(671)에 의해 반사되어, 반사 미러(682) 및 재결상용 렌즈(642R, 643R)를 거쳐서 액정 광 밸브(250R)에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광으로서 조사된다. 이 때, 재결상용 렌즈(641, 642R, 643R)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(621, 622), 중첩 렌즈(623), 평행화 렌즈(624)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250R)에 결상한다.
또한, 색 분리용 다이클로익 미러(671)에 조사된 조명광 중, 녹색광(690G)과 청색광(690B)은 색 분리용 다이클로익 미러(671)를 투과하여 색 분리 광학계인 색 분리용 다이클로익 미러(672)를 향하여 조사된다.
그리고, 색 분리용 다이클로익 미러(672)를 향하여 조사된 조명광 중, 녹색광(690G)은 색 분리용 다이클로익 미러(672)에 의해 반사되어, 재결상용 렌즈(642, 643G)를 거쳐서 액정 광 밸브(250G)에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광으로서 조사된다. 이 때, 재결상용 렌즈(641, 642, 643G)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(621, 622), 중첩 렌즈(623), 평행화 렌즈(624)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250G)에 결상한다.
그리고, 색 분리용 다이클로익 미러(672)를 향하여 조사된 조명광 중, 청색광(690B)은 색 분리용 다이클로익 미러(672)를 투과하여 반사 미러(683, 684) 및 재결상용 렌즈(642, 643B, 644B, 645B, 646B, 647B, 648B)를 거쳐서 액정 광 밸브(653)에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광으로서 조사된다. 이 때, 재결상용 렌즈(641, 642, 643B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(621, 622), 중첩 렌즈(623), 평행화 렌즈(624)에 의해서 결상된 상을 재결상용 렌즈(643B) 근방에 결상한다. 그리고, 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B)는 재결상용 렌즈(641, 642, 643B)에 의해 결상한 상을 재결상용 렌즈(645B) 근방에 결상한다. 또한, 재결상용 렌즈(645B, 646B, 647B)는 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B)에 의해 결상한 상을 액정 광 밸브(250B)에 결상한다. 즉, 재결상 수단인 재결상용 렌즈(641, 642, 643B, 644B, 645B, 646B, 647B)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(621, 622), 중첩 렌즈(623), 평행화 렌즈(624)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(250B)에 결상한다.
그리고, 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에 입사한 각 색의 조명광은 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에서 전기적 신호에 근거하여 변조되어, 색 합성 광학계인 색 합성용 다이클로익 프리즘(272)에 의해서 투사 렌즈(260) 방향으로 인도된다. 그리고, 투사 수단인 투사 렌즈(260)에 입사한 조명광은 도시하지 않은 스크린에 투사되어 스크린 상에 화상광으로서 화상을 표시한다.
또한, 적색광(690R)이나 녹색광(690G)의 광로와 다르고, 청색광(690B)의 광로 중에 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B, 646B, 647B)를 배치하는 것은 광로 길이의 차이에 의한 각 색마다의 중첩의 차를 보정하기 위해서이다. 즉, 입사하기 전과 사출한 후의 상의 크기를 동일하게 하여 전달하는 릴레이 렌즈 광학계로서 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B, 646B, 647B)를 청색광의 광로 중에 배치함으로써, 광로 길이의 차이에 의한 영향을 억제하여 대응하는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 화상 형성 영역에 각 색마다의 조명광을 동일한 상태로 중첩시키기 위해서이다.
또한, 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B, 646B, 647B)는 입사 전과 사출 후의 상의 방향을 동일하게 하여 전달하기 위한 릴레이 렌즈 광학계로 된다. 구체적으로는, 릴레이 렌즈 광학계가 재결상용 렌즈(643B, 644B, 645B)에 의한 계와, (645B, 646B, 647B)에 의한 계의 2 세트로 구성되기 때문에, 스크린 상에 조사되는 화상광에서 주사 방향이 각 색으로 일치하도록 조명광을 투사할 수 있다. 즉, 릴레이 렌즈 광학계를 1세트 이용한 경우는 입사 전의 상과 사출 후의 상의 방향이 반전되지만, 릴레이 렌즈 광학계를 2세트 이용하고 있기 때문에, 입사 전의 상과 사출 후의 상의 방향을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 주사 방향의 상도 입사 전의 상과 사출 후의 상의 방향이 동일하게 되어, 스크린 상에 조사되는 화상광에서 청색광만이 적색광이나 녹색광과 반대로 주사된다고 하는 현상을 회피할 수 있다. 이에 따라, 색을 분리하여 표시되는 색의 날림이 최적의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 릴레이 렌즈 광학계는 렌즈만으로 구성되어 있지만, 곡면 미러를 조합한 광학계나 또 복수 세트의 릴레이 렌즈 광학계를 조합한 광학계이더라도, 상술의 효과를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경이 가능하다.
이상과 같이, 실시예 6에 따르면, 프로젝터(601)는 조명광을 방사하는 광원과, 조명광을 변조하는 것이 가능한 복수의 화소를 갖는 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)와, 광원이 방사하는 조명광을 액정 광 밸브(250R, 250G, 250B)의 일부의 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 회전 프리즘(630)을 갖는다. 그리고, 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단으로서 플라이 아이 렌즈(621, 622), 중첩 렌즈(623), 평행화 렌즈(624)와, 결상 수단에 의해 결상된 상을 액정 광 밸브에 결상하는 재결상 수단으로서 재결상용 렌즈(641, 642, 642R, 643R, 643G, 643B, 644B, 645B, 646B, 647B)를 구비한다. 이에 따라, 실시예의 2와 마찬가지로 동화 상 질을 개선하는 효과가 높고, 광원에 대한 제약이 적고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시가 가능한 프로젝터를 실현할 수 있다.
(실시예 7)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한다. 또한, 동일 명칭를 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 실시예 7에서의 표시 장치의 개략을 설명하는 도면이다. 이 표시 장치(700)는 광원(110)(광원)과, 집광 렌즈(791), 로드(792), 결상 렌즈(725, 726, 727)(결상 수단)와, 회전 프리즘(730)(조명광 주사 수단)과, 재결상용 렌즈(741, 742, 743)(재결상 수단)와, 액정 광 밸브(150)(표시 소자)를 갖고 있다.
도 12에 있어서, 광원(110)으로부터 방사된 조명광은 집광 렌즈(791)에 의해서 집광되어, 유리 재료로 이루어지는 사각 기둥의 형상을 한 로드(792)의 입사 단부로부터 입사한다. 그리고, 로드(792)는 외벽에서의 계면의 전(全)반사 조건을 이용하여, 입사한 조명광을 외벽으로 반사하면서 조명광을 사출 단부로부터 사출한다. 또한, 로드(792)는 동일한 기능을 가지면, 사각 기둥의 형상에 한정되지 않는다. 또한, 로드(792)는 내면을 반사막으로 형성한 중공의 로드이더라도 상관없다.
로드(792)의 사출단부의 외형 형상은, 광학계의 주 광축 방향에서 본 경우에 는, 표시 소자인 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역의 외형 형상과 비율을 바꿔 성형하고 있다. 여기서는, 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역의 외형 형상이 종횡비 4:3의 직사각형 형상이며, 로드(792)의 사출단부의 외형 형상은 종횡비 4:1의 직사각형 형상으로 성형하고 있다. 또한, 종횡비의 비율은 광학계에 의해 자유롭게 설계 변경이 가능하고, 종횡비의 비율이 본 실시예와 다른 경우라도 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문에, 종횡비의 관계는 이들에 한정되는 것이 아니다.
그리고, 로드(792)로부터 사출한 조명광은 결상 렌즈(725, 726, 727)를 통과하여 회전 프리즘(730)을 향하여 조사된다. 이 때, 결상 렌즈(725, 726, 727)는 로드(792)의 사출 단부의 상을 회전 프리즘(730)의 내부에 결상한다.
그리고, 회전 프리즘(730)에 입사하는 조명광은 회전 프리즘(730)의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘(730)을 통과한다.
그리고, 회전 프리즘(730)을 통과한 조명광은 재결상용 렌즈(741, 742, 743)를 통과하여 액정 광 밸브(150)를 향하여 조사된다. 이 때, 재결상 수단인 재결상용 렌즈(741, 742, 743)는 결상 수단으로 되는 집광 렌즈(791)와, 로드(792)와, 결상 렌즈(725, 726, 727)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(150)에 결상한다.
이에 따라, 액정 광 밸브(150)에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 여기서, 조명광을 화상 형성 영역으로 주사시킬 수 있는 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(730)이 배치되어 있기 때문에, 조명광은 회전 프리즘(730)의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시 프트되면서 회전 프리즘(730)을 통과하게 된다. 결과적으로, 실시예 1에 나타낸 작용과 마찬가지로 조명광은 액정 광 밸브(150)의 화상 형성 영역으로 주사되면서 조사된다.
또한, 결상용 렌즈나 재결상용 렌즈는 상의 배율을 1:1로 결상하는 구성에 한정되지 않는다. 또한, 상의 종횡비의 배율을 바꾸는 것이더라도 무방하다. 또한, 로드의 사출 단부의 형상은 본 실시예의 종횡비, 형상 및 크기에 한정되는 것이 아니다.
이상과 같이, 실시예 7에 따르면, 실시예의 1과 동일한 효과를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예는 앞서 기술한 실시예와 같이 투사 수단을 조합하거나, 조명광을 적어도 2개 이상의 색광으로 분리하는 구성과 조합하거나 하는 등, 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경이 가능하다.
또한, 본 실시예의 보충으로서, 로드(792) 단독으로는 광을 도광하는 기능밖에 없고, 광을 집광하여 결상하는 기능은 없다. 따라서 로드(792)는 결상 렌즈(725, 726, 727)와 같은 광학계를 조합함으로써, 본 발명의 결상 수단으로서의 기능을 갖게 된다.
(실시예 8)
이하에 설명하는 본 실시예에 있어서, 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 공통되는 동작이나 작용의 설명에 대해서는 생략한 다. 또, 동일 명칭을 부여하고 있는 경우에는, 부호가 서로 다르더라도 기능은 거의 동일하기 때문에, 기본적인 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 실시예 8에 따른 표시 장치를 설명하는 도면이다. 이 표시 장치(800)는 광원 램프(110)(광원)와, 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)(결상 수단)와, 회전 프리즘(130)(조명광 주사 수단)과, 재결상용 확대 렌즈(848), 프레넬 렌즈(849)(재결상 수단)와, 반사 미러(885)와, 액정 광 밸브(850)(표시 소자)를 갖고 있다.
먼저, 광원 램프(110)로부터 방사한 조명광은 플라이 아이 렌즈(121, 122)와 중첩 렌즈(123)를 통과한다. 그리고, 중첩 렌즈(123)는 복수개로 분할된 부분광을 집광하여 평행화 렌즈(124)를 거쳐서 플라이 아이 렌즈(121)의 미소 렌즈의 외형 형상으로 규정되는 상을 회전 프리즘(130)의 내부에 결상한다. 여기서는, 액정 광 밸브(850)의 화상 형성 영역의 종횡비가 3:4의 형상인데 반하여, 각 미소 렌즈의 외형 형상의 종횡비는 1:4의 형상으로 성형하고 있다.
그리고, 회전 프리즘(130)에 입사하는 조명광은 회전 프리즘(130)의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘(130)을 통과한다.
그리고, 회전 프리즘(130)을 통과한 조명광은 재결상용 확대 렌즈(848)와 반사 미러(885)와 프레넬 렌즈(849)를 거쳐서 액정 광 밸브(850)를 향하여 조사된다. 이 때, 재결상 수단인 재결상용 확대 렌즈(848)와 프레넬 렌즈(849)는 결상 수단으로 되는 플라이 아이 렌즈(121, 122), 중첩 렌즈(123), 평행화 렌즈(124)에 의해서 결상된 상을 표시 소자인 액정 광 밸브(850)에 확대하여 결상한다. 또한, 본 실시 예에서는, 프레넬 렌즈(849)는 재결상용 확대 렌즈(848)의 발산하는 광을 평행한 광으로 변환하여 액정 광 밸브(850)에 입사시키는 기능을 갖는다.
따라서, 액정 광 밸브(850)에서의 화상 형성 영역의 3분의 1의 부분에 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사시킬 수 있다. 여기서, 조명광을 화상 형성 영역으로 주사시킬 수 있는 조명광 주사 수단으로서 회전 프리즘(830)이 배치되어 있기 때문에, 조명광은 회전 프리즘(830)의 회전과 굴절률의 관계로부터 광축이 시프트되면서 회전 프리즘(830)을 통과하게 된다. 결과적으로, 실시예 1에 나타낸 작용과 마찬가지로 조명광은 액정 광 밸브(850)의 화상 형성 영역으로 주사되면서 조사된다.
그리고, 액정 광 밸브(850)는 액정 광 밸브의 전후에 편광판을 구비하고, 또한, 액정 광 밸브(850)의 화상 형성 영역을 형성하는 복수의 화소에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터가 화소마다 규칙적으로 배치된 구조이다. 따라서, 액정 광 밸브(850)의 화상 형성 영역 내에 입사한 조명광이, 화상 데이터로 되는 전기적 신호에 근거하여 화소마다 변조되면 최종적으로는 풀 컬러의 화상을 액정 광 밸브(850)에 표시할 수 있다. 또한, 액정 광 밸브(850)는 앞서 설명한 실시예의 액정 광 밸브보다도 대형의 액정 패널을 이용하고 있지만, 액정 광 밸브의 크기에 대해서는 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경이 가능하다.
이상과 같이, 실시예 8에 따르면, 실시예의 1과 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 각 실시예에 대하여 여러 가지라고 설명했지만, 본 발명에서 표시 소 자로서 액정을 이용하는 경우는, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 8-304739 호 등의 광의 편광을 통일하는 광학 소자를 조합하여, 광의 이용 효율을 더욱 높이도록 하더라도 된다. 또한, 본 발명의 프로젝터는 화상광을 스크린의 배면으로부터 입사하여, 화상을 표시하는 배면 투사형 표시 장치로서 이용하더라도 된다. 또한, 표시 소자로서는 액정 패널에 한정되지 않고, 예컨대, DMD(텍사스 인스트루먼트사 제품)와 같은 틸트 미러 장치이더라도 된다.
그리고, 본 발명은, 각 실시예에서 사용한 표시 장치 및 프로젝터의 광학계에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 다른 표시 장치 및 프로젝터의 광학계에도 적용하더라도 된다. 즉, 색 분리하는 광학 소자의 배치나 렌즈의 배치 등은 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 적절히 변경이 가능하다. 또한, 회전 프리즘은 정사각 기둥 이외에, 그 외의 정다각 기둥의 형상이더라도 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 조명광을 색 분리하는 구성을 이용하고 있었지만, 예컨대, 적색이나 청색이나 녹색의 색광을 방사하는 독립된 광원과, 이들 각 색광을 방사하는 광원에 대응한 조사 광학계와 조명광 주사 수단과 표시 소자를 각각 배치하여, 각 색광에 대응한 표시 소자에 의해서 각 색광을 변조한 후, 색 합성용 다이클로익 프리즘 등의 색광 합성 수단에 의해서 각 색광을 합성하고, 그리고, 투사 렌즈 등의 투사 수단에 의해서 각 색광을 화상광으로서 투사하는 구성이더라도 된다. 즉, 광원과 조사 광학계와 조명광 주사 수단과 표시 소자가 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 구성되어 있으면, 모든 표시 장치 및 프로젝터는 본 발명에 포함된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 표시 장치는 동화상을 표시하기 위한 화상 표시 장치에 유용하다. 특히, 표시 장치의 표시 화상을 투사하는 프로젝터에 적합하다.
본 발명의 표시 장치 및 프로젝터에서는, 표시 소자의 일부 화소에 대하여 조명광을 조사하는 조사 광학계와, 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단을 갖기 때문에, 순간적인 시간에서는 조사 광학계에 의해 표시 소자의 일부의 화소밖에 조명광의 조사가 행하여지지 않지만, 임의의 시간의 범위 내에서는 조명광 주사 수단에 의해서 조명광이 주사되기 때문에, 표시 소자의 전체 화소로 균일한 조도 분포를 갖는 조명광을 조사할 수 있다. 그 때문에, 인간의 눈으로는 표시 소자 전체에 표시된 화상 등을 인식할 수 있도록 된다. 이 때, 임의의 화소에 주목하면 조명광이 닿거나 닿지 않았거나 하기 때문에, 간헐 표시와 동일한 현상이 발생되게 된다. 따라서, 표시 소자가 일정 시간 동안에 표시에 필요한 밝기분만큼의 광을 화소마다 표시하는 홀드형 표시 소자나 일정 시간 동안에 조사되는 조명광을 시간마다 변조하여 화소마다 표시하는 시간 적분형 표시 소자이더라도, 본 발명의 구성에 의해 화상을 매우 단속적으로 표시할 수 있기 때문에, 단순히 연속적인 화상을 표시하는 표시 소자에서 발생하는 동화상의 흐려짐을 경감하여 동화상 질을 개선할 수 있다. 또한, 광원은 순간적으로 점등이나 소등을 하 는 것이나, 조명이 균일하게 되도록 평면적으로 복수 배치한다고 하는 것이 필요없기 때문에, 광원에 대한 제약이 적다. 또한, 조사 광학계는, 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단과, 결상부에 의해 결상된 상을 표시 소자에 결상하는 재결상 수단을 구비하며, 표시 소자에 조사되는 조명광은 적어도 결상 수단과 재결상 수단에 의해서 표시 소자에 조사되어 있기 때문에, 이러한 조명 광학계에 의해 특정한 화소에 조명광을 조사할 수 있는 상을 형성하면, 특히 차광 부재 등에 의해 조명광을 제한하지 않더라도 특정한 화소에 양호한 효율로 조명광을 조사하는 것이 가능해져, 광의 손실도 적고 광원으로부터의 광을 대부분 이용할 수 있다. 따라서, 광의 이용 효율이 높은 표시 장치 및 프로젝터로 된다.
또한, 본 발명에서는, 조명광을 적어도 2개 이상의 색광으로 분리한 프로젝터에서, 광학 부품마다의 거리를 각 색광마다에서는 거의 동등하게 하고 있다. 따라서, 최종적으로 각 색광을 동일한 크기의 조명 영역의 형상으로 확실히 표시 소자로 조사하고, 동시에, 각 색광마다의 주사 방향도 동일하게 하는 구성을 실현하고 있다. 이에 따라, 동화상 질을 개선하는 효과가 높고, 광의 이용 효율이 높으며, 그리고, 풀 컬러의 표시를 가능하게 하고 있다. 또한, 조명광을 적어도 2개 이상의 색광으로 분리한 프로젝터에서, 광학 부품마다의 거리를 각 색광마다 거의 동등하게 함으로써, 광학 부품을 공유화하여 부품수를 줄이는 것도 가능하게 하고 있다.

Claims (11)

  1. 조명광을 방사하는 광원과,
    조명광을 변조하는 복수의 화소를 갖는 표시 소자와,
    상기 광원이 방사하는 조명광을 일부의 상기 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와,
    상기 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단
    을 갖되,
    상기 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단과, 상기 결상 수단에 의해 결상된 상(像)을 상기 표시 소자에 결상하는 재결상 수단을 구비하며,
    상기 화소는 복수의 컬러 필터를 갖고,
    상기 표시 소자에 조사되는 조명광은 적어도 상기 결상 수단과 상기 재결상 수단에 의해 상기 표시 소자에 조사되고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명광 주사 수단은 회전함으로써 조명광의 굴절각을 변화시켜 조명광을 주사하는 회전 프리즘을 구비하고, 그리고, 상기 결상 수단에 의해 결상되는 상 의 위치는 상기 회전 프리즘 내부 또는 근방에 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 기재된 표시 장치에 표시 소자의 화상을 투사하는 투사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  4. 조명광을 방사하는 광원과,
    상기 조명광을 복수의 색광으로 분리하는 색 분리 수단과,
    조명광을 변조하는 복수의 화소를 갖는 복수의 표시 소자와,
    상기 복수의 표시 소자에 의해 형성된 화상광을 합성하는 색광 합성 수단과,
    상기 색광 합성 수단에 의해 합성된 화상광을 투사하는 투사 수단과,
    상기 광원이 방사하는 조명광을 일부의 상기 화소에 대하여 조사하는 조사 광학계와,
    상기 조사 광학계에 의해 조사되는 조명광을 주사하는 조명광 주사 수단
    을 갖되,
    상기 표시 소자는 상기 색광 분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광마다에 배치되어 있고,
    상기 조사 광학계는 광원이 방사하는 조명광을 집광하여 결상시키는 결상 수단과, 상기 결상 수단에 의해 결상된 상을 상기 표시 소자에 결상하는 재결상 수단을 구비하고,
    상기 표시 소자에 조사되는 조명광은, 적어도 상기 결상 수단과 상기 재결상 수단에 의해 상기 표시 소자에 조사되고 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조명광 주사 수단은 회전함으로써 조명광의 굴절각을 변화시켜 조명광을 주사하는 회전 프리즘을 구비하고, 그리고, 상기 결상 수단에 의해 결상되는 상의 위치는 상기 회전 프리즘 내부 또는 근방에 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 조명광은, 상기 조명광 주사 수단을 통과한 후에, 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 상기 재결상 수단은 각 색광마다 배치되고 또한 상기 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 상기 표시 소자에 결상하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방사된 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 상기 재결상 수단과 상기 조명광 주사 수단은 각 색광마다 배치되며, 또한, 상기 재결상 수단은 상기 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 상기 표시 소자에 결상하고, 또한, 상기 조명광 주사 수단은 각 색광에 대응한 상기 표시 소자의 상을 겹쳐서 투사한 경우에, 상기 재결상 수단이 결상한 상의 위치가 일치하도록 각 색광으로 분리된 조명광을 각각 주사하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 방사된 조명광은 적어도 2개 이상의 색광으로 분리되고, 또한, 상기 재결상 수단과 상기 조명광 주사 수단은 각 색광마다 배치되며,
    또한, 상기 조명광 주사 수단을 통과한 후에 상기 색광의 적어도 하나는 적어도 2개 이상의 색광으로 더 분리되고, 또한, 상기 재결상 수단은 상기 결상 수단에 의해 결상된 상을 각 색광에 대응한 상기 표시 소자에 결상하며, 또한, 상기 조명광 주사 수단은 각 색광에 대응한 상기 표시 소자의 상을 겹쳐서 투사한 경우에, 상기 재결상 수단이 결상한 상의 위치가 일치하도록 각 색광으로 분리된 조명광을 각각 주사하는 것
    을 특징으로 하는 프로젝터.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 각 색광에 대응한 상기 표시 소자까지의 거리는 각 색광마다 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 상기 결상 수단에 의해 결상되는 각 색광의 상의 위치까지의 거리는 각 색광마다 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 결상 수단에 의해 결상되는 각 색광의 상의 위치로부터 각 색광에 대응한 상기 표시 소자까지의 거리는 각 색광마다 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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