JP2000330072A - 投写型表示装置 - Google Patents
投写型表示装置Info
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- JP2000330072A JP2000330072A JP11141366A JP14136699A JP2000330072A JP 2000330072 A JP2000330072 A JP 2000330072A JP 11141366 A JP11141366 A JP 11141366A JP 14136699 A JP14136699 A JP 14136699A JP 2000330072 A JP2000330072 A JP 2000330072A
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Abstract
示装置において、投写型表示装置の小型化を図る。 【解決手段】 照明光学系と、照明光学系から射出され
た光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、複数の
色光ごとに設けられた複数の射出方向制御型光変調装置
と、複数の射出方向制御型光変調装置から射出された複
数の色光を合成する色光合成光学系と、色光合成光学系
で合成された光を投写する投写光学系と、色光分離光学
系と各色光用の射出方向制御型光変調装置と色光合成光
学系との間の光路上にそれぞれ設けられた複数の光路調
整光学系とを備える。照明光学系と、色光分離光学系
と、複数の射出方向制御型光変調装置と、複数の光路調
整光学系と、色光合成光学系とは、それぞれを通過する
光の中心軸が略同一平面上に存在するように略平面的に
配置されている。
Description
示する投写型表示装置に関するものである。
る電気光学装置が用いられている。この光変調装置は、
照明光を画像データに応じて変調し、変調された光を画
像を表す画像光として射出するものである。光変調装置
の例として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(テ
キサス・インスツルメンツ(TI)社の登録商標であ
る。以下、「DMD」と呼ぶ。)があげられる。
応する複数のマイクロミラーを有している。複数のマイ
クロミラーはそれぞれ画像データに応じてその傾きが変
化し、各マイクロミラーの傾きに応じて光を反射する。
各マイクロミラーで反射された光のうち、所定の方向に
反射された光が、画像を表す光(画像光)として利用さ
れる。すなわち、DMDは、照射された光の射出方向を
画像データに応じて制御することにより照明光を変調
し、変調された光を画像を表す光として利用するタイプ
の光変調装置(射出方向制御型光変調装置)である。
す概略平面図である。この投写型表示装置6000は、
照明光学系6100と、TIRプリズム6200と、色
光分離合成プリズム6300と、3つのDMD6400
R,6400G,6400Bと、投写レンズ6500と
を備えている。
コンデンサレンズ6120と、反射ミラー6130とを
備えている。光源6110から射出された光は、コンデ
ンサレンズ6120の集光作用によって後述するDMD
6400R,6400G,6400Bを照明するように
集光される。コンデンサレンズ6120から射出された
光は、反射ミラー6130で反射されてTIR(Total
Internal Reflection)プリズム6200に入射する。
TIRプリズム6200に入射した光は、プリズム内部
で反射されて色光分離合成プリズム6300に入射す
る。色光分離合成プリズム6300に入射した光は、赤
色(R)、緑色(G)、青色(B)の光に分離されて、
対応する各色光用のDMD6400R,6400G,6
400Bに入射する。各色光用のDMD6400R,6
400G,6400Bから反射されてきた光は、色光分
離合成プリズム6300において再び合成結合されてT
IRプリズム6200を通過して投写レンズ6500に
入射する。投写レンズ6500に入射した光は、投写さ
れてカラー画像が表示される。
6000は、カラー画像を表示するために、照明光学系
6100から射出された照明光を色光分離合成プリズム
6300において3色の色光に一旦分離し、分離された
各色光を3つのDMD6400R,6400G,640
0Bで変調し、各DMD6400R,6400G,64
00Bで変調された光を再び色光分離合成プリズム63
00で合成している。すなわち、色光分離合成プリズム
6300は、分離と合成の両方の機能を有するように構
成されている。このため、色光分離合成プリズム630
0のサイズが大きくなっている。
するタイプの光変調装置を利用する場合、DMDに照射
される照明光の照射角度に制約があり、色光分離合成プ
リズム6300やTIRプリズム6200を、この制約
を満足するように構成する必要がある。例えば、この制
約を満足するため、通常、投写型表示装置を構成する光
学要素や光学系を立体的に配置する場合があり、この結
果として色光分離合成プリズム6300やTIRプリズ
ム6200のサイズがさらに大きくなっている場合があ
る。
光分離合成プリズム6300やTIRプリズムのサイズ
が大きくなっているために、小型化が困難であるという
問題があった。
型光変調装置を用いた投写型表示装置において、投写型
表示装置の小型化を図る技術を提供することを目的とす
る。
述の課題を解決するため、本発明の投写型表示装置は、
照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射
出された光を複数の色光に分離する色光分離光学系と、
前記複数の色光ごとに設けられ、光照射面で反射される
色光の射出方向を、与えられた信号に応じて制御するこ
とにより、前記各色光を変調する複数の射出方向制御型
光変調装置と、前記複数の射出方向制御型光変調装置か
ら射出された複数の色光を合成する色光合成光学系と、
前記色光合成光学系で合成された光を投写する投写光学
系と、前記色光分離光学系と前記各色光用の射出方向制
御型光変調装置と前記色光合成光学系との間の光路上に
それぞれ設けられ、前記色光分離光学系から射出されて
対応する各色光用の光路調整光学系に入射する各色光を
対応する各色光用の射出方向制御型光変調装置の方向に
射出するとともに、前記対応する各色光用の射出方向制
御型光変調装置から射出された各色光を前記色光合成光
学系の方向に射出する複数の光路調整光学系と、を備
え、前記照明光学系と、前記色光分離光学系と、前記複
数の射出方向制御型光変調装置と、前記複数の光路調整
光学系と、前記色光合成光学系とは、それぞれを通過す
る光の中心軸が略同一平面上に存在するように略平面的
に配置されていることを特徴とする。
る各光学系の構成要素を、平面的に配置して装置を薄型
にすることができるので、投写型表示装置の小型化を図
ることができる。
用の光路調整光学系は、前記色光分離光学系から入射す
る色光と、対応する射出方向制御型光変調装置で反射さ
れて再入射する色光とのうち、いずれか一方を反射し他
方を透過させる反射/透過面を有することが好ましい。
系から射出されて対応する光路調整光学系に入射する色
光を対応する射出方向制御型光変調装置の方向に射出す
るとともに、対応する射出方向制御型光変調装置から射
出された色光を色光合成光学系の方向に射出することが
できる。
は、ギャップを挟んで2つのプリズム柱が組み合わさ
れ、前記ギャップと前記プリズム柱との界面で前記反射
/透過面が構成される反射/透過型プリズムにより構成
できる。
それぞれ、所定の偏光方向を有する第1の直線偏光光を
透過し、前記所定の偏光方向に垂直な方向を有する第2
の直線偏光光を反射することによって前記反射/透過面
として機能する偏光分離膜と、対応する射出方向制御型
光変調装置と前記偏光分離膜との間の光路上に配置され
たλ/4位相差板と、を備え、前記照明光学系は、非偏
光な光を、前記第1または第2の直線偏光光に変換する
偏光変換光学系を、備えて構成することもできる。
用の射出方向制御型光変調装置は、略矩形状の輪郭を有
する光照射面を有しており、各光照射面は、前記複数の
色光の光路で構成される光路平面に対して、各光照射面
の辺が傾きを有するように配置されており、前記投写型
表示装置は、さらに、前記照明光学系と、前記色光分離
光学系と、前記複数の射出方向制御型光変調装置と、前
記複数の光路調整光学系と、前記色光合成光学系と、前
記投写光学系とを収納する筐体と、前記投写型表示装置
の使用時において、投写された略矩形状の画像が正立す
るように前記筐体を傾けて支持するための傾斜支持具を
備えることが好ましい。
時において、正立した画像を表示させることができる。
また、投写型表示装置の非使用時において、筐体を傾け
ないで配置することにより、投写型表示装置の配置スペ
ースを薄くすることができる。これにより、投写型表示
装置の非使用時における省スペース化を図ることができ
る。
変調装置から射出された各色光が、前記投写光学系に至
るまでの光路上で反射される回数が奇数または偶数で統
一されるように、前記各色光用の射出方向制御型光変調
装置と、対応する各色光用の光路調整光学系との位置関
係が設定されていることが好ましい。
御型光変調装置として同じ種類のものを利用することが
できる。
学系から射出された光が、前記各色の射出方向制御型光
変調装置の光照射面を少なくとも含み、前記光照射面に
ほぼ相似な輪郭を有する照明領域を照明するように構成
されており、前記各色の射出方向制御型光変調装置の光
照射面に照射された各色光の、前記照明光学系から前記
各色の射出方向制御型光変調装置までの光路上で反射さ
れる回数が奇数または偶数で統一されるように、前記色
光分離光学系および前記複数の光路調整光学系が構成さ
れていることが好ましい。
れた光を各色光用の射出方向制御型光変調装置の光照射
面により有効に照射させることができる。
離光学系と、前記複数の射出方向制御型光変調装置と、
前記複数の光路調整光学系と、前記色光合成光学系と
は、前記色光分離光学系で分離されて前記色光合成光学
系で合成されるまでの各色光の光路長が等しくなるよう
に配置されていることが好ましい。
の光路調整光学系と色光合成光学系とを小型化すること
ができるので、投写型表示装置の小型化をさらに図るこ
とができる。
第1実施例としての投写型表示装置1000における光
学系の要部を示す概略斜視図であり、図2は概略平面図
である。この投写型表示装置1000は、照明光学系1
00と、色光分離光学系200と、3つのDMD300
R,300G,300Bと、3つのTIRプリズム40
0R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプ
リズム500と、投写レンズ600と、λ/2位相差板
700とを備えている。照明光学系100は、光源11
0と、第1のレンズアレイ120と、第2のレンズアレ
イ130と、偏光変換光学系140と、重畳レンズ15
0とを備えている。色光分離光学系200は、第1のク
ロスダイクロイックプリズム210と、ダイクロイック
ミラー220と、反射ミラー230,240と、コンデ
ンサーレンズ250,260とを備えている。ここで、
互いに直交する軸をx,y,zとし、投写レンズ600
の光軸に平行で投写方向を正とする方向をzとする。こ
のとき、投写型表示装置1000を構成する各光学系の
各構成要素は、各構成要素を通過する光の中心軸(図1
のシステム光軸LC上にある)が略同一平面(xz平面
に平行な平面)上に位置するように平面的に配置されて
いる。
明図である。説明を容易にするため、重畳レンズ150
から照明対象300までの光路上に配置された構成要素
を省略するとともに、その光路を直線的に示している。
ここで、照明対象300は、DMD300R、300
G、300Bに相当する。互いに直交する軸をx,y,
zとし、光源110から見て光の射出方向をzとする。
紙面から垂直に向かう方向をyとし、紙面に平行な方向
をxとする。光源110と、第1のレンズアレイ120
と、第2のレンズアレイ130と、偏光変換光学系14
0と、重畳レンズ150とは、システムシステム光軸L
Cに沿って配列されている。第1と第2のレンズアレイ
120,130は、それぞれの中心軸が光源110の光
軸(光源光軸)110LCにほぼ一致するように配置さ
れている。偏光変換光学系140と重畳レンズ150
は、それぞれの中心軸がシステム光軸LCに一致するよ
うに配置されている。光源光軸110LCはシステム光
軸LCから−x方向に所定のずれ量Dpだけ平行にずれ
ている。このずれ量Dpについては後述する。
114とを有している。光源ランプ112は、放射状の
光線を射出する放射光源である。光源ランプ112とし
ては、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧放
電灯が用いられる。凹面鏡114は、光源ランプ112
からの放射光線を反射して第1のレンズアレイ120の
方向に射出する。凹面鏡114としては、放物面鏡や楕
円面鏡が用いられる。
を示す斜視図である。第1のレンズアレイ120は略矩
形状の輪郭を有する小レンズ122がM行N列のマトリ
クス状に配列された構成を有している。この例では、M
=5,N=4である。第2のレンズアレイ130も、第
1のレンズアレイ120の小レンズ122に対応するよ
うに、小レンズ133がM行N列のマトリクス状に配列
された構成を有している。第1のレンズアレイ120の
各小レンズ122は、光源110(図3)から射出され
た光線束を複数の(すなわちM×N個の)部分光線束に
分割し、各部分光線束を第2のレンズアレイ130の対
応する各小レンズ133の近傍で結像するように集光す
る機能を有している。第2のレンズアレイ130の各小
レンズ133は、各部分光線束が後述する偏光変換光学
系140に有効に入射するように集光する機能を有して
いる。
22をz方向から見た外形形状は、照明対象300であ
るDMD300R,300G,300Bの光照射面(照
明光を画像データに応じて変調する領域)の輪郭形状と
ほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、DM
Dの光照射面のアスペクト比(横と縦の寸法の比率)が
4:3であるならば、各小レンズ122のアスペクト比
も4:3に設定されている。
びその機能を示す説明図である。図5(A)は偏光変換
光学系140の斜視図であり、図5(B)はその一部を
拡大して示す平面図である。偏光変換光学系140は、
遮光板142と、偏光ビームスプリッタアレイ144
と、選択位相差板146とを備えている。偏光ビームス
プリッタアレイ144は、それぞれ断面が平行四辺形の
柱状の複数の透光性板材144aが、交互に貼り合わさ
れた形状を有している。透光性板材144aの界面に
は、偏光分離膜144bと反射膜144cとが交互に形
成されている。なお、この偏光ビームスプリッタアレイ
144は、偏光分離膜144bと反射膜144cが交互
に配置されるように、これらの膜が形成された複数枚の
板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに切断する
ことによって作製することができる。偏光分離膜144
bは誘電体多層膜で、また、反射膜144cは誘電体多
層膜あるいはアルミニウム膜で形成することができる。
に、複数の遮光面142aと複数の開口面142bとが
ストライプ状に配列して構成されたものである。遮光面
142aと開口面142bの配列の仕方は、第2のレン
ズアレイ130から射出された部分光線束が偏光ビーム
スプリッタアレイ144の偏光分離膜144bにのみ入
射し、反射膜144cには入射しないように設定されて
いる。遮光板142としては、平板状の透明体(例えば
ガラス板)に遮光性の膜(例えばクロム膜、アルミニウ
ム膜、及び、誘電体多層膜)を部分的に形成したもの
や、或いは、例えばアルミニウム板のような遮光性の平
板に開口部を設けたもの等を使用できる。
非偏光な光線束(図5(B)に、実線で示す)は、偏光
ビームスプリッタアレイ144の偏光分離膜144bに
入射し、2種類の直線偏光光(s偏光光とp偏光光と)
に分離される(図5(B)に、一点鎖線で示す)。p偏
光光のほとんどは、偏光分離膜144bをそのまま透過
する。一方、s偏光光のほとんどは、偏光分離膜144
bで反射され、さらに反射膜144cで反射されて、偏
光分離膜144bをそのまま通過したp偏光光とほぼ平
行な状態で、x軸方向に距離Wp(偏光分離膜144b
や反射膜144cのx軸方向の幅)だけ平行移動されて
射出される。選択位相差板146の偏光分離膜144b
を通過する光の射出面部分にはλ/2位相差層146a
が形成されており、反射膜144cで反射された光の射
出面部分にはλ/2位相差層は形成されておらず、開口
層146bとなっている。従って、偏光分離膜144b
を透過したp偏光光は、λ/2位相差層146aによっ
てs偏光光に変換されて選択位相差板146から射出さ
れる。一方、反射膜144で反射されたs偏光光は、開
口層146bの通過に際して偏光状態が全く変化しない
ため、s偏光光のまま選択位相差板146から射出され
る。この結果、偏光変換光学系140に入射した非偏光
な光のほとんどがs偏光光に変換されて射出される。も
ちろん反射膜144cで反射される光の射出面部分だけ
に選択位相差板146のλ/2位相差層146aを形成
することにより、ほとんどの光束をp偏光光に変換して
射出することもできる。また、偏光分離膜144bは、
s偏光光をほとんど透過し、p偏光光をほとんど反射す
るものでもよい。
光変換光学系140から射出する2つのs偏光光の中心
(2つのs偏光光の中央)は、入射する非偏光な光(s
偏光光+p偏光光)の中心よりもx方向にずれている。
このずれ量は、λ/2位相差層146aの幅Wp(すな
わち偏光分離膜144bのx軸方向に沿った幅)の半分
に等しい。このため、図3に示すように、光源110の
光軸110LCは、システム光軸LCから、Wp/2に
等しい距離Dpだけずれた位置に設定されている。
の複数の部分光線束は、重畳レンズ150の重畳作用に
よって照明対象300上で重畳される。以上の説明から
わかるように、2つのレンズアレイ120,130と、
重畳レンズ150とは、いわゆるインテグレータ光学系
を構成している。これにより、照明光学系100は、照
明対象300であるDMD300R,300G,300
Bの光照射面を色光分離光学系200を介して均一に照
明することができる。なお、光源110の凹面鏡114
を楕円面鏡とした場合には、重畳レンズ150を省略す
ることもできる。
300G、300Bの光照射面302は、光照射面30
2に垂直な中心軸を中心としてxz平面に対して傾きを
有するように回転配置されている(図1)。このため、
投写型表示装置1000の照明光学系100は、実際に
は、第1のレンズアレイ120の各小レンズ122から
射出された各部分光線束がDMD300R、300G、
300Bの光照射面302を有効に照明するように、シ
ステム光軸LCを中心に所定の傾きに対応する角度で回
転配置されている。
は、色光分離光学系200の第1のクロスダイクロイッ
クプリズム210に入射する。第1のクロスダイクロイ
ックプリズム210には、赤色光反射面212と緑色光
青色光反射面214とが、4つの直角プリズムの界面に
略X字状に形成されている。赤色光反射面212には、
赤色光成分を反射し、赤色光成分よりも短波長の色光成
分(緑色光成分および青色光成分)を透過する誘電体多
層膜が形成されている。緑色光青色光反射面214に
は、赤色光成分を透過し赤色光成分よりも短波長の色光
成分を反射する誘電体多層膜が形成されている。第1の
クロスダイクロイックプリズム210に入射した光のう
ち赤色光成分は、赤色光反射面212で反射して反射ミ
ラー240の方向に射出される。赤色光成分を除く色光
成分(すなわち、緑色光成分と青色光成分の合成光)
は、緑色光青色光反射面214で反射して反射ミラー2
30の方向に射出される。
青色光成分の合成光は、コンデンサーレンズ250を介
してダイクロイックミラー220に入射する。ダイクロ
イックミラー220は、その入射面上に青色光成分を透
過し緑色光成分を反射する誘電体多層膜が形成されてい
る。したがって、ダイクロイックミラー220に入射し
た緑色光成分と青色光成分の合成光は青色光成分と緑色
光成分とに分離され、青色光成分はダイクロイックミラ
ー220を透過し、緑色光成分は反射される。ダイクロ
イックミラー220で反射された緑色光は緑色光用のT
IRプリズム400Gに入射し、ダイクロイックミラー
220を透過した青色光は青色光用のTIRプリズム4
00Bに入射する。また、反射ミラー240で反射され
た赤色光成分は、コンデンサーレンズ260を介して赤
色光用のTIRプリズム400Rに入射する。なお、コ
ンデンサーレンズ250,260は、入射する各部分光
線束を、それぞれの主光線に平行な平行光に変換するた
めに設けられている。
照明光学系100から射出された光を、赤色、緑色、青
色の3つの色光成分に分離する機能を有している。
02が第2のクロスダイクロイックプリズム500の青
色光入射側面503の方向を向くように、yz平面に平
行に配置されている。青色光用のTIRプリズム400
Bは、DMD300Bと青色光入射側面503との間に
配置されている。青色光用のTIRプリズム400Bに
z軸にほぼ平行に入射した青色光は、ギャップ402B
の界面で全反射して入射角約20度でDMD300Bに
入射する。DMD300Bに入射した青色光は反射され
て射出される。DMD300Bから射出された青色光の
うち、x軸にほぼ平行に射出された青色光は、TIRプ
リズム400Bのギャップ402Bを透過して、青色光
入射側面503から第2のクロスダイクロイックプリズ
ム500に入射する。すなわち、TIRプリズム400
Bのギャップ402Bは、ダイクロイックミラー220
から射出されてz軸に平行に入射する青色光をDMD3
00Bに入射角20度で入射させるように全反射し、D
MD300Bからx軸に平行に射出された光を透過する
ように形成されている。
02が第2のクロスダイクロイックプリズム500の緑
色光入射側面502の方向を向くように、xy平面に平
行に配置されている。緑色光用のTIRプリズム400
Gは、DMD300Gと緑色光入射側面502との間に
配置されている。緑色光用のTIRプリズム400G
は、青色光用のTIRプリズム400Bと同様に、ダイ
クロイックミラー220から射出されてx軸に平行に入
射する緑色光をDMD300Gに入射角約20度で入射
させるように全反射し、DMD300Gからz軸に平行
に射出された緑色光を透過するように形成されている。
02が第2のクロスダイクロイックプリズム500の赤
色光入射側面501の方向を向くように、yz平面に平
行に配置されている。赤色光用のTIRプリズム400
Rは、DMD300Rと赤色光入射側面501との間に
配置されている。赤色光用のTIRプリズム400R
も、青色光用のTIRプリズム400Bと同様に、反射
ミラー240から射出されてz軸に平行に入射する赤色
光をDMD300Rに入射角約20度で入射させるよう
に全反射し、DMD300Rからx軸に平行に射出され
た赤色光を透過するように形成されている。
に入射する光には、z軸に平行でない成分も含んでお
り、このような成分の光は、ギャップ402Bで全反射
されない場合があり、また、DMD300Bから射出さ
れた後にギャップ402Bの界面で反射されてしまい透
過できない場合もある。そこで、ギャップ402Bは、
TIRプリズム400Bに入射する青色光の光の角度成
分に応じて、DMD300Bから射出されて青色の画像
を表すための光の利用効率がより良くなるように反射と
透過の特性(具体的にはギャップ402Bの界面の角度
とプリズムの光学定数)が調整されている。他の色光用
のTIRプリズム400R,400Gも同様である。
TIRプリズム400R,400G,400Bが本発明
の反射/透過型プリズム、すなわち、光路調整光学系に
相当する。
Bの構成例について示す説明図である。青色光用のTI
Rプリズム400Bは、例えば、次のように作製するこ
とができる。まず、35度および55度の頂角を有する
2つの直角プリズム420を準備する。そして、ギャッ
プ402Bの大きさに相当するスペーサを介して2つの
直角プリズムの斜面426同士を貼り合わせて1つのプ
リズム柱を作製する。次に、作製されたプリズム柱を側
面422に垂直な切断面SL1,SL2、および側面4
24に垂直な切断面SL3で切断し、各側面を研磨す
る。これにより、青色光用のTIRプリズム400Bを
作製することができる。また、赤色および緑色光用のT
IRプリズム400R,400Gも青色光用のTIRプ
リズム400Bと同様に作製することができる。
G,300Bによって変調されることによりTIRプリ
ズム400R,400G,400BのDMD300R,
300G,300Bと対向する面に対してほぼ垂直に射
出され、各色光用のTIRプリズム400R,400
G,400Bを透過した各色光は、各色光の入射側面5
01,502,503から第2のクロスダイクロイック
プリズム500に入射する。
0には、赤色光反射面506と青色光反射面508と
が、4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成されて
いる。赤色光反射面506には、赤色光成分を反射し赤
色光成分よりも短波長の色光を透過するする誘電体多層
膜が形成されている。青色光反射面508には、青色光
成分を反射し青色光よりも長波長の色光を透過する誘電
体多層膜が形成されている。赤色光入射側面501から
入射した赤色光は、赤色光反射面506で反射されて投
写レンズ600の方向に射出される。青色光入射側面5
03から入射した青色光は、青色光反射面508で反射
されて投写レンズ600の方向に射出される。緑色光入
射側面502から入射した緑色光は、赤色光反射面50
6および青色光反射面508の両方を透過して投写レン
ズ600の方向にそのまま射出される。これにより、第
2のクロスダイクロイックプリズム500は、各色光用
のDMD300R,300G,300Bから射出された
各色光を合成して、カラー画像を表す画像光を射出する
ことができる。第2のクロスダイクロイックプリズム5
00は、本発明の色光合成光学系に相当する。
0で合成された画像光は、投写レンズ600を介して投
写され、画像が表示される。この投写レンズ600が本
発明の投写光学系に相当する。
て示す説明図である。図7(A)は、青色光用のDMD
300Bの光照射面302の概略を示す説明図である。
DMD300Bの光照射面302上には、略正方形の輪
郭を有する複数のマイクロミラー304がマトリクス状
に形成されている。各マイクロミラー304は、左下と
右上の頂点を結ぶ対角線を回動軸304cとして所定の
回動範囲(±θr)で回動可能に形成されている。な
お、時計周りに沿った角度を正とする。この各マイクロ
ミラー304が画像を構成する各画素に相当する。
302に照射される照明光を、中心光線(入射光線)I
Rで代表して示すこととする。また、照明光IRの光照
射面302への入射位置を通り、光照射面302の横方
向軸をh、光照射面302の縦方向軸をvとする。装置
の構成を容易にするためには、各マイクロミラー304
のへの入射光とその反射光とを含む面が各マイクロミラ
ー304の回動軸304cに垂直となるように、照明光
IRを光照射面302に入射させることが好ましい。具
体的には、DMD300Bに照射される照明光IRは、
照明光IRを光照射面302に平行な平面上に投影した
ときの照明光IRの光路が、光照射面302の横方向軸
hに対して所定の傾きθh(約45度)を有するように
右斜め下方向または左斜め上方向から入射される。一
方、TIRプリズム400Bで反射されてDMD300
Bに入射する照明光IRは、水平面上の光路を通ってD
MD300Bに入射する(図1)。そこで、本実施例に
おいては、図7(B)に示すように、DMD300B
を、光照射面302を反時計周りに45度回転させて、
各マイクロミラー304の回動軸304cが上下方向を
向くように配置している。これにより、照明光IRの横
方向軸hに対する傾きθhを約45度に保ちつつ、照明
光IRを右水平方向から入射させるようにしている。な
お、照明光IRを左方向から入射させるようにしてもよ
い。
とその反射光とを含む面、すなわち、回動軸304cに
垂直な断面における光路を示す説明図である。図8
(A)は、照明光IRを右水平方向から入射させる場合
を示している。マイクロミラー304は、光照射面30
2に平行な平面F(図8に破線で示す)に対して、回動
軸304cを中心に約±θr度(θr≒10度)回動す
る。なお、時計周りに沿った角度を正とする。照明光I
Rは、上述したように、平面Fの法線Fn(光照射面3
02に垂直な中心軸に平行な線)から+θLだけ傾いた
方向からマイクロミラー304に入射させる。
θrだけ傾いた状態の場合、照明光IRは、照明光IR
から−2・(θL−θr)だけ傾いた方向に反射光RR
(+θr)として反射される。マイクロミラー304が
平面Fに対して−θrだけ傾いた状態の場合、照明光I
Rは、照明光IRから−2・(θL+θr)だけ傾いた
方向に反射光RR(−θr)として反射される。このよ
うに、マイクロミラー304に照射された照明光IR
は、マイクロミラー304の回動角度に応じて異なった
方向に反射して射出される。
写レンズを配置すると、反射光RR(−θr)は無効光
URとなり、反射光RR(+θr)のみを有効光(画像
光)ERとして利用することができる。すなわち、マイ
クロミラー304が+(θr)だけ傾いた状態におい
て、反射光RR(+θr)を投写レンズを介して投写し
て明表示を実現し、マイクロミラー304が−(θr)
だけ傾いた状態において、反射光RR(−θr)を投写
レンズを介して投写せずに暗表示を実現することができ
る。中間の階調は、画像を描画する一定時間の中で、階
調に応じて1つの画素の明と暗の表示の割合を制御する
手法(いわゆるパルス幅変調と呼ばれる手法)で実現す
ることができる。なお、反射光RR(−θr)を有効光
として利用し、反射光RR(+θr)を無効光とするこ
とも可能である。この場合には、同じ画像データに対し
て明暗を反転させた画像を表示させることができる。
20度)とすることにより、マイクロミラー304が平
面F(光照射面302)に対して+θrだけ傾いた場合
に、反射光RR(+θr)が法線Fn(光照射面302
に垂直な軸)に平行な方向を向くように設定し、反射光
RR(+θr)を有効光ERとしている。上述した青色
光用のTIRプリズム400Bにおいて、z軸にほぼ平
行に入射した光を反射してDMD300Bに入射角約2
0度で入射させるようにし、青色光用のDMD300B
からx軸にほぼ平行に射出された光を透過して第2のク
ロスダイクロイックプリズム500に入射させるように
しているのは、このためである。
ロミラー304に対して左方向から照明光IRを入射さ
せた場合には、照明光IRを右方向から入射させた場合
と対称な動作となる。すなわち、マイクロミラー304
が平面Fに対して−θrだけ傾いた場合、照明光IR
は、照明光IRから+2・(θL−θl)だけ傾いた方
向に反射光RR(−θr)として反射される。マイクロ
ミラー304が平面Fに対して+θrだけ傾いた状態の
場合、照明光IRは、照明光IRから+2・(θL+θ
r)だけ傾いた方向に反射光RR(+θr)として反射
される。θL=2・θr(≒20度)の場合には、マイ
クロミラー304が平面Fに対して−θrだけ傾いた場
合に、反射光RR(−θr)が法線Fnに平行な方向を
向く。
0G,300Bの光照射面302の向きを示す説明図で
ある。なお、図9(A−2),(B−2),(C−2)
に示す各色の投写される画像は、左右方向の画像の反転
についてのみ着目して示しており、実際に投写される画
像は投写レンズ600の構成に応じて上下方向が反転す
る場合もある。各色光用のDMD300R,300G,
300Bから射出された各色の画像光のうち、赤色光お
よび青色光は、図2に示す第2のクロスダイクロイック
プリズム500において一回反射されるので、投写され
る赤色および青色の画像は、DMD300R、300B
に形成される画像とは左右方向が反転する。第2のクロ
スダイクロイックプリズム500において合成された画
像光によって形成される各色の画像の左右方向を一致さ
せるために、通常は、各色光用のDMD300R,30
0G,300Bに与えられる各色の画像データの左右方
向をこれらの反転が吸収されるように調整する。
いて説明したように、各色光用のDMD300R,30
0G,300Bに対して照明光IRを水平方向から入射
させるために、各画素304の回動軸304cが上下方
向を向くようにそれぞれの光照射面302を傾けて配置
している。このとき、図9(A−1)に示すように青色
光用のDMD300Bの光照射面302は、反時計周り
に45度傾いて配置されている。このDMD300Bか
ら射出された光が第2のクロスダイクロイックプリズム
500で一回反射されるとその傾きが反転するので、投
写される画像は図9(A−2)に示すように時計周りに
45度傾いていることになる。赤色光用と緑色光用のD
MD300R,300Gの光照射面302の配置の傾き
も、投写される画像の向きが青色光の画像の向きと一致
するように、DMD300R,300Gから射出された
光の反転回数に応じて調整される。具体的には、緑色光
用のDMD300Gは、DMD300Gから射出された
光が第2のクロスダイクロイックプリズム500で反射
されずに透過するため、図9(B−2)に示す投写され
る画像の向きと一致するように配置される。すなわち、
図9(B−1)に示すように、青色光用のDMD300
Bとは対称に、時計回りに約45度傾けて配置される。
赤色光用のDMD300Rは、DMD300Rから射出
された光が第2のクロスダイクロイックプリズム500
で反射されるので、図9(C−2)に示す投写される画
像の向きと対称となるように配置される。すなわち、図
9(C−1)に示すように、青色光用のDMD300B
と同様に、反時計周りに約45度傾けて配置される。ま
た、与えられる各色の画像データの左右方向の向きは、
緑色を基準とすると、青色および赤色の画像データいつ
いて左右方向が反対向きに与えられる。
300R,300G,300Bを傾けて配置した場合
に、緑色光用のDMD300Gには、図7に示した各マ
イクロミラー304の右上と左下の頂点を結ぶ対角線を
回動軸304cとする種類のDMDではなく、各マイク
ロミラー304の左上と右下の頂点を結ぶ対角線を回動
軸304cとする種類のDMDが用いられる。
G,300Rには、図2に示したように、光照射面30
2に対して左方向から光を入射させている。したがっ
て、上述したように、各マイクロミラーの動作が図8
(B)を用いて説明したように反対になる。したがっ
て、各色の画像データ(暗から明までの階調データ)を
反転して与える必要がある。すなわち、暗データを明デ
ータとし、明データを暗データとして与える必要があ
る。
いては、以下に示す点から、従来の投写型表示装置に比
べて小型化が可能である。図10は、第1のクロスダイ
クロイックプリズム210から第2のクロスダイクロイ
ックプリズム500までの各色光の光路を示す説明図で
ある。第1のクロスダイクロイックプリズム210から
第2のクロスダイクロイックプリズム500までの赤色
光の光路長L1と青色光の光路長L2は等しく設定され
ている。また、ダイクロイックミラー220から第2の
クロスダイクロイックプリズム500までの緑色光の光
路長L3と青色光の光路長L4も等しく設定されてい
る。これにより、赤、緑、青の各色光の第1のクロスダ
イクロイックプリズム210から第2のクロスダイクロ
イックプリズム500までの光路長が等しく設定されて
いる。この結果、各色光の光路長が異なる場合に、通常
設けられるリレー光学系のような種々の光学系を省略す
ることができるので、投写型表示装置1000を小型に
することができる。
以下のように各色光の光路を設定すればよい。すなわ
ち、2つの色光に分離する分離位置と、2つの色光を合
成する合成位置とを結ぶ線に対して、2つの色光の光路
が対称な光路となるように配置されているようにすれば
よい。図10の例では、第1のクロスダイクロイックプ
リズム210で分離された赤色光の光路と赤色光を除く
光の光路とが、第1のクロスダイクロイックプリズム2
10の中心と第2のクロスダイクロイックプリズム50
0の中心とを結ぶ線SL1に対して対称となるように設
定されている。また、ダイクロイックミラー220で分
離された緑色光の光路と青色光の光路とが、ダイクロイ
ックミラー220の中心と第2のクロスダイクロイック
プリズム500の中心とを結ぶ線SL2に対して対称と
なるように設定されている。
表示装置1000は、照明光学系100から射出された
光を、色光分離光学系200において赤色、青色、緑色
の各色光に分離し、各色光ごとに、各色光用のDMD3
00R,300G,300Bにおいて各色の画像を表す
光を射出し、第2のクロスダイクロイックプリズム50
0において合成することにより、カラー画像を表す画像
光を形成するようにしている。すなわち、投写型表示装
置1000を構成する光学系を各色光ごとに分離して構
成している。そして、各色光用のDMD300R,30
0G,300Bに水平方向から光を入射させるように傾
けて配置している。これにより、図1に示したように、
各光学系を構成する構成要素を平面的に配置することが
できるので、投写型表示装置1000の光学系の配置ス
ペースを薄く小型にすることができる。この結果、投写
型表示装置の全体を従来に比べて小型にすることでき
る。
方法について示す説明図である。図11(A−1)に示
すように、投写型表示装置1000を図2のxz平面が
平面P1に平行となるように設置して、例えばリアスク
リーンSCに投写表示した場合の画像は、図11(A−
2)に示すように、緑色光用のDMD300Gの光照射
面302の傾き(図9(B))と同様に、時計周りに4
5度傾いた画像となる。このような表示の傾きを無くす
ため、図11(B−1)に示すように、本実施例の投写
型表示装置1000は、その筐体を斜めの状態で支持す
るための収納可能な支持具1010を備えており、光学
系の全体が、図2のxz平面が平面P1に対して反時計
周りに45度傾くように設置することができる。これに
より、図11(B−2)に示すように、表示された画像
の傾きをなくすことができる。なお、この支持具101
0を伸縮自在としたり、折りたたみ可能として筐体(箱
体)内に収納することにより、投写表示を行わない場合
には、図11(A−1)に示すように、光学系全体の光
路が水平になるように設置することができる。これによ
り、非使用時における配置スペースを小さくすることが
可能である。
TIRプリズム400Gと第2のクロスダイクロイック
プリズム500の緑色光入射側面502との間には、λ
/2位相差板700が設けられている。このλ/2位相
差板700は、入射する直線偏光光の偏光方向をこれに
垂直な偏光方向を有する直線偏光光に調整する偏光方向
調整光学系としての機能を有している。緑色光用のDM
D300Gから射出された緑色光は、照明光学系100
から射出された照明光と同じs偏光光であるので、λ/
2位相差板700を通過する際にp偏光光に変換され
る。この理由は、以下に説明するように、第2のクロス
ダイクロイックプリズム500における緑色光の透過率
を向上させるためである。
赤色反射膜と青色光反射面508の青色反射膜の分光反
射率特性の一例を示すグラフである。図12と図13に
は、s偏光光に対する反射率特性が破線で描かれてお
り、p偏光光に対する反射率特性が実線で描かれてい
る。なお、この明細書においては、反射率が50%以上
の波長域を「有効反射波長域」、反射率が50%となる
波長を「カットオフ波長」と呼ぶ。
00nmであり、緑色光の波長域は通常約500nm〜
約580nm、赤色光の波長域は通常約580nm〜約
700nmに設定される。図12から解るように、赤色
反射膜のs偏光光に対する有効反射波長域(約530n
m〜約750nm)は、p偏光光に対する有効反射波長
域(約600nm〜約700nm)を含み、これより広
い波長域となっている。赤色光はs偏光光として第2の
クロスダイクロイックプリズム500に入射するので、
この赤色光は図12の特性を有する赤色反射膜によって
ほぼ100%反射される。一方、緑色光はp偏光光とし
て第2のクロスダイクロイックプリズム500に入射す
るので、この緑色光は図12の特性を有する赤色反射膜
をほぼ100%透過する。
のs偏光光に対する有効反射波長域(約390nm〜約
530nm)は、p偏光光に対する有効反射波長域(約
400nm〜約460nm)を含み、これより広い波長
域となっている。青色光はs偏光光として第2のクロス
ダイクロイックプリズム500に入射するので、この青
色光は図6の特性を有する青色反射膜によって約80%
以上のかなり高い反射率で反射される。一方、緑色光は
p偏光光として第2のクロスダイクロイックプリズム5
00に入射するので、この緑色光は図13の特性を有す
る青色反射膜をほぼ100%透過する。
s偏光光に対する反射率特性が、p偏光光に対する反射
率特性よりも優れている。従って、赤色光と青色光をs
偏光光として第2のクロスダイクロイックプリズム50
0に入射させ、緑色光をp偏光光として第2のクロスダ
イクロイックプリズム500に入射させることによっ
て、赤色光と青色光に対しては高い反射率を得ることが
でき、一方、緑色光に対しては透過率を得ることができ
る。この結果、3色の光の利用効率をそれぞれ高めるこ
とができる。
ム500の赤色反射膜および青色反射膜の特性がよい場
合には、λ/2位相差板700を省略することも可能で
ある。この場合には、照明光学系100の偏光変換光学
系140を省略することもできる。
実施例としての投写型表示装置2000における光学系
の要部を示す概略平面図である。この投写型表示装置2
000は、第1実施例の投写型表示装置1000の緑色
光用のDMD300GとTIRプリズム400Gの構成
を変更したものであり、他の構成は第1実施例と同じで
ある。
302がダイクロイックミラー220の方向を向くよう
に、第2のクロスダイクロイックプリズム500の緑色
光入射側面502に垂直、すなわち、yz平面に平行に
配置されている。緑色光用のTIRプリズム400Ga
は、緑色光用のDMD300Gとダイクロイックミラー
220との間に配置されている。ダイクロイックミラー
220から緑色光用のTIRプリズム400Gに入射し
た緑色光は、ギャップ402Gaを透過しDMD300
Gに入射する。DMD300Gに入射した緑色光は反射
されて射出される。
クロミラー304への入射光とその反射光とを含む面、
すなわち、回動軸304cに垂直な断面における光路を
示す説明図である。
は、他のDMD300R,300Bと同じである。照明
光IRは、光照射面302に平行な平面Fの法線Fnに
平行にマイクロミラー304に入射する。マイクロミラ
ー304が平面Fに対して+θrだけ傾いた状態の場
合、照明光IRは、照明光IRから+2・θrだけ傾い
た方向に反射光RR(+θr)として反射され、有効光
ERとして利用される。マイクロミラー304が平面F
に対して−θrだけ傾いた状態の場合、照明光IRは、
照明光IRから−2・θrだけ傾いた方向に反射光RR
(−θr)として反射され、無効光URとなる。なお、
θr≒10度であるので、有効光ERは、反射角20度
で射出される。
2Gaは、DMD300Gaから反射角約20度で射出
する緑色光を反射して、第2のクロスダイクロイックプ
リズム500の緑色光入射側面502にほぼ垂直に入射
させるように形成されている。
00Ga,300Bの光照射面302の向きを示す説明
図である。緑色光用のDMD300Gaから射出された
緑色光は、投写レンズ600に入射するまでに、緑色光
用のTIRプリズム400Gaで一回反射される。この
反射回数は、他の色光用のDMD300R,300Gか
ら射出された色光が投写レンズ600に入射するまでに
第2のクロスダイクロイックプリズム500で反射され
る回数と同じに設定されている。これにより、DMD3
00Gaの光照射面302の傾きを、他の色光用のDM
D300R,300Bの光照射面302の傾きと同じに
することができる。この結果、第2実施例の投写型表示
装置2000は、第1実施例における緑色光用のDMD
300Gが他の色光用のDMD300R,300Bと異
なる種類のDMDを用いる必要があったのに対して、同
じ種類のDMDを用いることができるという利点があ
る。
各色光が照明する各色光用のDMD300R、300
G、300B上の照明領域は、光を有効に利用するた
め、第1実施例において説明したように、光照射面30
2に相似な輪郭を有すように設定する場合が多い。各色
光用のDMD300R,300Ga,300Bの光照射
面302が傾いて配置されている場合に、照明光学系1
00から射出された光を有効に利用するためには、各色
光用のDMD300R、300G、300Bの光照射面
302上の照明領域が各光照射面302の傾斜に合わせ
て、傾斜していることが好ましい。このため、照明光学
系100は、照明光学系100から射出される照明光の
輪郭形状の傾きが、各色光用のDMD300R、300
G、300Bの光照射面302の傾きに一致するように
照明光学系100の中心軸を中心として傾けて配置され
ている。このとき、照明光学系100から各色光用のD
MD300R,300G,300Bに至るまでの各色光
の光路上において、各色光が反射される回数が偶数回の
場合には、照明領域の傾きが光照射面302とは反対向
きとなってしまうため、光の利用効率が低下してしま
う。そこで、本実施例の投写型表示装置2000におい
ては、照明光学系100から各色光用のDMD300
R,300G,300Bに至るまでの各色光の光路上に
おいて反射される色光の回数が奇数回で統一されている
ことが好ましい。図17では、各色光の反射される回数
が3回で統一されている。なお、必ずしも同じ回数であ
る必要はない。すなわち、照明領域の左右方向の傾斜の
向きを、光照射面302の左右方向の傾斜の向きと一致
させればよいので、奇数であれば反射回数が色光によっ
て異なっていてもよい。なお、照明光学系1000は、
照明光学系100から射出される照明光の輪郭形状の傾
きが、各色光用のDMD300R、300G、300B
の光照射面302の傾きとは反対の傾きを有するように
照明光学系100の中心軸を中心として傾けて配置され
るようにすることもできる。この場合には、照明光学系
100から各色光用のDMD300R,300G,30
0Bに至るまでの各色光の光路上において反射される色
光の回数が偶数回で統一されていることが好ましい。
2000の変形例である投写型表示装置2000Aを示
す概略平面図である。この投写型表示装置2000A
は、緑色光用のDMD300Gaをyz平面に平行では
なく、yz平面に対して反時計周りに20度傾けて配置
したものである。この場合には、投写型表示装置200
0において緑色光用のDMD300Gaの光照射面30
2に垂直に入射させていた光を、他の色光用のDMD3
00R,300Bと同様に入射角20度で入射させるこ
とができる。
実施例としての投写型表示装置3000における光学系
の要部を示す概略平面図である。この投写型表示装置3
000は、第1実施例の投写型表示装置1000の緑色
光用のDMD300GをDMD300Gaに置き換え、
赤色および青色光用のTIRプリズム400R,400
Bを、TIRプリズム400Ra,400Baに置き換
えた構成を示している。また、赤色光用のDMD300
Rは、光照射面302が反射ミラー240の方向を向く
ように、赤色光入射側面501に垂直、すなわち、yz
平面に平行に配置され、赤色光用のTIRプリズム40
0Raは、赤色光用のDMD300Rと反射ミラー24
0との間に配置されている。青色光用のDMD300B
は、光照射面302がダイクロイックミラー220の方
向を向くように、青色光入射側面503に垂直、すなわ
ち、yz平面に平行に配置され、青色光用のTIRプリ
ズム400Baは、青色光用のDMD300Bとダイク
ロイックミラー220との間に配置されている。なお、
他の構成は、第1実施例と同じである。
射した赤色光は、ギャップ402Raを透過しDMD3
00Rに入射する。DMD300Rに入射した赤色光は
反射されて射出され、赤色光用のTIRプリズム400
Raのギャップ402Raで反射されて第2のクロスダ
イクロイックプリズム500の赤色光入射側面501に
ほぼ垂直に入射する。青色光用のTIRプリズム400
Baに入射した青色光も、ギャップ402Baを透過し
DMD300Bに入射する。DMD300Bに入射した
青色光は反射されて射出され、青色光用のTIRプリズ
ム400Baのギャップ402Baで反射されて第2の
クロスダイクロイックプリズム500の青色光入射側面
503にほぼ垂直に入射する。
例の投写型表示装置1000(図2)における緑色光用
のDMD300Gに対して第2実施例の投写型表示装置
2000(図13)のように緑色光用のDMD300G
aの配置の向きを変更する代わりに、変わりに、赤色お
よび青色光用のDMD300R、300Gの配置の向き
を変更した例を示している。
た緑色光は、一回も反射されることなく投写レンズ60
0に入射する。一方、赤色光用のDMD300Rから射
出された光は、TIRプリズム400Raと第2のクロ
スダイクロイックプリズム500の赤色光反射面506
で2回反射される。また、青色光用のDMD300Bか
ら射出された光も、TIRプリズム400Baと第2の
クロスダイクロイックプリズム500の青色光反射面5
08で2回反射される。この場合、緑色光の反射回数と
赤色および青色の反射回数とが異なっているものの、同
じ偶数であるので、第2実施例の投写型表示装置200
0と同様に、DMD300Gaの光照射面302の傾き
を、他の色光用のDMD300R,300Bの光照射面
302の傾きと同じにすることができる。この結果、第
3実施例の投写型表示装置3000も、同じ種類のDM
Dを用いることができるという利点がある。
においても、第2実施例の投写型表示装置の変形例20
00Aと同様に、赤色光用のDMD300Rをxy平面
に対して反時計周りに20度傾けて配置し、青色光用の
DMD300Bをxy平面に対して時計回りに20度傾
けて配置させることもできる。
ての投写型表示装置4000における光学系の要部を示
す概略平面図である。この投写型表示装置4000は、
第2実施例の投写型表示装置2000の光路調整光学系
としてのTIRプリズム400R,400G,400B
を別の光路調整光学系に変更したものであり、他の構成
は第2実施例と同じである。
色光用のDMD300Bと第2のクロスダイクロイック
プリズム500との間の光路上に配置された偏光分離膜
820Bと、偏光分離膜820Bと青色光用のDMD3
00Bとの間の光路上に配置されたλ/4位相差板84
0Bと、偏光分離膜820Bと第2のクロスダイクロイ
ックプリズム500の間に配置されたλ/2位相差板8
60Bとを備えている。偏光分離膜820Bは、図5を
用いて説明した偏光変換光学系140の偏光分離膜14
4bと同様に、s偏光光を反射しp偏光光を透過する誘
電体多層膜である。偏光分離膜820Bは、z軸に平行
な青色のs偏光光を青色光用のDMD300Bに入射角
約20度で入射させるようにyz平面に対して傾けて配
置されている。偏光分離膜偏光分離膜820Bで反射さ
れた青色光は、λ/4位相差板840Bを通過する際に
円偏光光に変換される。円偏光の青色光は、DMD30
0Bで反射される際に回転方向が反転するので、再びλ
/4位相差板840Bに入射してp偏光光に変換され
る。p偏光光の青色光は、偏光分離膜820Bを透過
し、λ/2位相差板860Bでs偏光光に変換されて、
第2のクロスダイクロイックプリズム500の青色光入
射側面503に入射される。
色光用の光路調整光学系800Bと同様な構成を有して
おり、赤色光用のDMD300Rと第2のクロスダイク
ロイックプリズム500との間の光路上に配置された偏
光分離膜820Rと、偏光分離膜820Rと赤色光用の
DMD300Rとの間の光路上に配置されたλ/4位相
差板840Rと、偏光分離膜820Rと第2のクロスダ
イクロイックプリズム500の間に配置されたλ/2位
相差板860Rとを備えている。
イクロイックミラー220と青色光用のDMD300G
aとの間の光路上に配置された偏光分離膜820Gと、
偏光分離膜820Gと青色光用のDMD300Gaとの
間の光路上に配置されたλ/4位相差板840Gと、偏
光分離膜820Gと第2のクロスダイクロイックプリズ
ム500の間に配置されたλ/2位相差板860Gとを
備えている。さらに、ダイクロイックミラー220と偏
光分離膜820Gとの間の光路上にλ/2位相差板88
0Gを備えている。偏光分離膜820Rは、偏光分離膜
820B,820Rと同様に、s偏光光を反射しp偏光
光を透過する。λ/2位相差板880Gは、ダイクロイ
ックミラー220から射出された緑色光が偏光分離膜8
20Gを透過して緑色光用のDMD300Gaに入射す
るように、s偏光の緑色光をp偏光光に変換する。p偏
光の緑色光は、偏光分離膜820Gを透過して、λ/4
位相差板840Gを通過する際に円偏光光に変換され
る。円偏光の緑色光は、DMD300Rで反射され、再
びλ/4位相差板840Gに入射してs偏光光に変換さ
れる。s偏光光の緑色光は、偏光分離膜820Gで反射
される。偏光分離膜820Gは、緑色光用のDMD30
0Gaから反射角約20度で射出された緑色光が第2の
クロスダイクロイックプリズム500の緑色光入射側面
502にほぼ垂直に入射するように配置されている。偏
光分離膜偏光分離膜820Rで反射されたs偏光の緑色
光は、λ/4位相差板860Gに入射してp偏光光に変
換されて、第2のクロスダイクロイックプリズム500
の緑色光入射側面502に入射される。
20G,820Bが本発明の反射/透過面に相当する。
いても、投写型表示装置を小型化することが可能であ
る。また、各色光用の光路調整光学系を、TIRプリズ
ムではなく、色光分離膜と、λ/4位相差板により構成
しているので、TIRプリズムを用いた場合に比べて、
さらに、小型化が可能であるという利点がある。
実施例としての投写型表示装置5000における光学系
の要部を示す概略平面図である。この投写型表示装置5
000は、第2実施例の投写型表示装置2000の色光
分離光学系200の構成を変更するとともに、照明光学
系100の位置を変更したものであり、他の構成は第2
実施例と同じである。
のクロスダイクロイックプリズム210を省略し、反射
ミラー230をダイクロイックミラー230Aに置き換
えたものである。照明光学系100は、射出される光を
ダイクロイックミラー230Aに入射するように配置さ
れている。ダイクロイックミラー230Aは、その入射
面上に赤色光成分を反射し、赤色光よりも波長の短い色
光(緑色光成分および青色光成分)を反射する誘電体多
層膜が形成されている。したがって、第1のダイクロイ
ックミラー230Aに入射した光は、赤色光成分と赤色
光成分を除く色光成分とに分離される。赤色光成分を除
く色光成分は第2のダイクロイックミラー220に入射
して第1実施例で説明したように青色光成分と緑色光成
分とに分離され、各色光用のDMD300B,300G
に入射される。第1のダイクロイックミラー230Aで
分離された赤色光成分は、3つのレンズ270,28
0,290を介して反射ミラー240に入射され、第1
実施例で説明したように、赤色光用のDMD300Rに
入射される。なお、3つのレンズ270,280,29
0は、リレー光学系を構成している。このリレー光学系
は、赤色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため
に発生する光の発散等による赤色光の利用効率の低下を
防止する機能を有している。
4000においては、赤色光の光路長が他の色光に比べ
て長くなっている。しかし、上述の各実施例と同様に、
光学系を構成する各光学要素を、各色光ごとに、各光学
要素を通過する光の中心軸が略同一平面上に位置するよ
うに配置することができる。これにより、本実施例の投
写型表示装置においても、装置の薄型化による小型化を
図ることができる。
2000の色光分離光学系200の構成を変更するとと
もに、照明光学系100の位置を変更したものを例に説
明しているが、他の実施例においても適用可能である。
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能である。
Dは、マイクロミラーの回動軸が約45度の傾斜を有
し、回動範囲が±10度の場合を例に説明しているが、
これに限定されるものではない。例えば、回動軸が縦方
向または横方向を向いているような場合であってもよ
い。また、回動範囲が±10度でなくてもよい。いずれ
の場合においても、各光学要素を通過する光の中心軸が
略同一平面上に位置するように配置されるように、DM
Dの配置やTIRプリズムの反射/透過特性を設定する
ようにすればよい。
投写型表示装置を例に説明しているが、これに限定され
るものではない。本発明は、光照射面に照射された光の
射出方向を、与えられた画像データ(信号)に応じて制
御することにより、光照射面に照射された光を変調し、
画像を表す画像光を射出する射出方向制御型光変調装置
を用いた投写型表示装置に適用可能である。
て、s偏光光を射出する偏光照明光学系を適用した場合
を例に説明しているが、これに限定されるものではな
く、非偏光な光を射出する照明光学系を用いることもで
きる。また、照明光学系として、レンズアレイを用いた
インテグレータ光学系を適用した場合を例に説明してい
るが、インテグレータロッドを用いたインテグレータ光
学系を適用することも可能である。また、インテグレー
タ光学系を適用しない照明光学系を用いることも可能で
ある。
000における光学系の要部を示す概略斜視図である。
000における光学系の要部を示す概略概略平面図であ
る。
である。
示す説明図である。
ついて示す説明図である。
である。
とを含む面、すなわち、回動軸304cに垂直な断面に
おける光路を示す説明図である。
Bの光照射面302の向きを示す説明図である。
から第2のクロスダイクロイックプリズム500までの
各色光の光路を示す説明図である。
示す説明図である。
率特性の一例を示すグラフである。
率特性の一例を示すグラフである。
2000における光学系の要部を示す概略平面図であ
る。
04への入射光とその反射光とを含む面、すなわち、回
動軸304cに垂直な断面における光路を示す説明図で
ある。
00Bの光照射面302の向きを示す説明図である。
型表示装置2000Aを示す概略平面図である。
3000における光学系の要部を示す概略平面図であ
る。
4000における光学系の要部を示す概略平面図であ
る。
5000における光学系の要部を示す概略平面図であ
る。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 画像を投写して表示する投写型表示装置
であって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系から射出された光を複数の色光に分離す
る色光分離光学系と、 前記複数の色光ごとに設けられ、光照射面で反射される
色光の射出方向を、与えられた信号に応じて制御するこ
とにより、前記各色光を変調する複数の射出方向制御型
光変調装置と、 前記複数の射出方向制御型光変調装置から射出された複
数の色光を合成する色光合成光学系と、 前記色光合成光学系で合成された光を投写する投写光学
系と、 前記色光分離光学系と前記各色光用の射出方向制御型光
変調装置と前記色光合成光学系との間の光路上にそれぞ
れ設けられ、前記色光分離光学系から射出されて対応す
る各色光用の光路調整光学系に入射する各色光を対応す
る各色光用の射出方向制御型光変調装置の方向に射出す
るとともに、前記対応する各色光用の射出方向制御型光
変調装置から射出された各色光を前記色光合成光学系の
方向に射出する複数の光路調整光学系と、を備え、 前記照明光学系と、前記色光分離光学系と、前記複数の
射出方向制御型光変調装置と、前記複数の光路調整光学
系と、前記色光合成光学系とは、それぞれを通過する光
の中心軸が略同一平面上に存在するように略平面的に配
置されていることを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の投写型表示装置であっ
て、 前記各色光用の光路調整光学系は、前記色光分離光学系
から入射する色光と、対応する射出方向制御型光変調装
置で反射されて再入射する色光とのうち、いずれか一方
を反射し他方を透過させる反射/透過面を有する、投写
型表示装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の投写型表示装置であっ
て、 前記各色光用の光路調整光学系は、ギャップを挟んで2
つのプリズム柱が組み合わされ、前記ギャップと前記プ
リズム柱との界面で前記反射/透過面が構成される反射
/透過型プリズムである、投写型表示装置。 - 【請求項4】 請求項2記載の投写型表示装置であっ
て、 前記各色光用の光路調整光学系は、それぞれ、 所定の偏光方向を有する第1の直線偏光光を透過し、前
記所定の偏光方向に垂直な方向を有する第2の直線偏光
光を反射することによって前記反射/透過面として機能
する偏光分離膜と、 対応する射出方向制御型光変調装置と前記偏光分離膜と
の間の光路上に配置されたλ/4位相差板と、を備え、 前記照明光学系は、非偏光な光を、前記第1または第2
の直線偏光光に変換する偏光変換光学系を、備える、投
写型表示装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の投写型表示装置であって、 前記各色光用の射出方向制御型光変調装置は、略矩形状
の輪郭を有する光照射面を有しており、 各光照射面は、前記複数の色光の光路で構成される光路
平面に対して、各光照射面の辺が傾きを有するように配
置されており、 前記投写型表示装置は、さらに、 前記照明光学系と、前記色光分離光学系と、前記複数の
射出方向制御型光変調装置と、前記複数の光路調整光学
系と、前記色光合成光学系と、前記投写光学系とを収納
する筐体と、 前記投写型表示装置の使用時において、投写された略矩
形状の画像が正立するように前記筐体を傾けて支持する
ための傾斜支持具を備える、投写型表示装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の投写型表示装置であっ
て、 前記各色光用の射出方向制御型光変調装置から射出され
た各色光が、前記投写光学系に至るまでの光路上で反射
される回数が奇数または偶数で統一されるように、前記
各色光用の射出方向制御型光変調装置と、対応する各色
光用の光路調整光学系との位置関係が設定されている、
投写型表示装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の投写型表示装置であっ
て、 前記照明光学系は、前記照明光学系から射出された光
が、前記各色の射出方向制御型光変調装置の光照射面を
少なくとも含み、前記光照射面にほぼ相似な輪郭を有す
る照明領域を照明するように構成されており、 前記各色の射出方向制御型光変調装置の光照射面に照射
された各色光の、前記照明光学系から前記各色の射出方
向制御型光変調装置までの光路上で反射される回数が奇
数または偶数で統一されるように、前記色光分離光学系
および前記複数の光路調整光学系が構成されている、投
写型表示装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれかに記
載の投写型表示装置であって、 前記色光分離光学系と、前記複数の射出方向制御型光変
調装置と、前記複数の光路調整光学系と、前記色光合成
光学系とは、前記色光分離光学系で分離されて前記色光
合成光学系で合成されるまでの各色光の光路長が等しく
なるように配置されている、投写型表示装置。
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002350975A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Fuji Photo Optical Co Ltd | プロジェクタ装置 |
JP2007522489A (ja) * | 2003-12-31 | 2007-08-09 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 投射装置 |
JP2007322764A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 立体画像表示装置およびその方法 |
WO2011030436A1 (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 画像投影装置 |
JP2011527766A (ja) * | 2008-07-11 | 2011-11-04 | イーストマン コダック カンパニー | レーザーで照明されたマイクロミラープロジェクター |
WO2015132906A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置および画像表示方法 |
WO2016016939A1 (ja) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | プロジェクタ及び画像投写方法 |
WO2016034867A1 (en) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Bae Systems Plc | Dmd projector with tir prism |
WO2017130924A1 (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | コニカミノルタ株式会社 | 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター |
JP2018081325A (ja) * | 2018-01-12 | 2018-05-24 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置 |
JP2018084819A (ja) * | 2017-11-21 | 2018-05-31 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置および画像表示方法 |
-
1999
- 1999-05-21 JP JP14136699A patent/JP3769980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002350975A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Fuji Photo Optical Co Ltd | プロジェクタ装置 |
JP2007522489A (ja) * | 2003-12-31 | 2007-08-09 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 投射装置 |
JP2007322764A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 立体画像表示装置およびその方法 |
JP2011527766A (ja) * | 2008-07-11 | 2011-11-04 | イーストマン コダック カンパニー | レーザーで照明されたマイクロミラープロジェクター |
WO2011030436A1 (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 画像投影装置 |
US8770760B2 (en) | 2009-09-11 | 2014-07-08 | Konica Minolta Opto, Inc. | Image projection device |
JPWO2015132906A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2017-03-30 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置および画像表示方法 |
CN106062629B (zh) * | 2014-03-05 | 2018-01-12 | Nec显示器解决方案株式会社 | 投射型显示设备和图像显示方法 |
US10146117B2 (en) | 2014-03-05 | 2018-12-04 | Nec Display Solutions, Ltd. | Projection type display apparatus and image display method |
CN106062629A (zh) * | 2014-03-05 | 2016-10-26 | Nec显示器解决方案株式会社 | 投射型显示设备和图像显示方法 |
WO2015132906A1 (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置および画像表示方法 |
US9885946B2 (en) | 2014-03-05 | 2018-02-06 | Nec Display Solutions, Ltd. | Projection type display apparatus and image display method |
WO2016016939A1 (ja) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | プロジェクタ及び画像投写方法 |
JPWO2016016939A1 (ja) * | 2014-07-29 | 2017-06-01 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | プロジェクタ及び画像投写方法 |
US9904151B2 (en) | 2014-07-29 | 2018-02-27 | Nec Display Solutions, Ltd. | Projector and image projection method |
WO2016034867A1 (en) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Bae Systems Plc | Dmd projector with tir prism |
US10620522B2 (en) | 2014-09-04 | 2020-04-14 | Bae Systems Plc | DMD projector with TIR prism |
WO2017130924A1 (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | コニカミノルタ株式会社 | 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター |
JP2018084819A (ja) * | 2017-11-21 | 2018-05-31 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置および画像表示方法 |
JP2018081325A (ja) * | 2018-01-12 | 2018-05-24 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置 |
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