JP2007232798A - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】透過型の一つの光書込型読出ライトバルブを用いた投写型映像表示装置を実現する。
【解決手段】LED1R,1G,1Bは時分割で順次に点灯する。各色光は読出ライトバルブ34を透過してダイクロイックキューブ28に導かれる。ダイクロイックキューブ28は紫外光を反射し、可視光を透過する。画像書込光学系は各色用の画像書込用の光源として1個の紫外光LED21を備える。偏光ビームスプリッタ24を透過したP偏光光は書込光(紫外光)を変調する書込ライトバルブ(LCOSデバイス)25に照射される。書込ライトバルブ25は、受け取ったP偏光光を変調することにより画像光を生成する。前記画像光は反射光として得られ且つこの反射光はS偏光光に変換される。紫外光である書込画像光はダイクロイックキューブ28に反射して読出ライトバルブ34に導かれる。
【選択図】図1
【解決手段】LED1R,1G,1Bは時分割で順次に点灯する。各色光は読出ライトバルブ34を透過してダイクロイックキューブ28に導かれる。ダイクロイックキューブ28は紫外光を反射し、可視光を透過する。画像書込光学系は各色用の画像書込用の光源として1個の紫外光LED21を備える。偏光ビームスプリッタ24を透過したP偏光光は書込光(紫外光)を変調する書込ライトバルブ(LCOSデバイス)25に照射される。書込ライトバルブ25は、受け取ったP偏光光を変調することにより画像光を生成する。前記画像光は反射光として得られ且つこの反射光はS偏光光に変換される。紫外光である書込画像光はダイクロイックキューブ28に反射して読出ライトバルブ34に導かれる。
【選択図】図1
Description
この発明は、投写画像光を生成する読出ライトバルブへの画像書込を光で行うようにした投写型映像表示装置に関する。
投写画像光を生成する読出ライトバルブへの画像書込を光で行うようにした投写型映像表示装置が知られている(特許文献1,特許文献2参照)。一例として図5に従来の投写型映像表示装置100を示す。白色光源101から出射された白色光はパラボラリフレクタによって略平行光化され、インテグレータレンズ102へと導かれる。インテグレータレンズ102は一対のフライアイレンズ102a・102bから構成されており、各レンズ対が白色光源101から出射された光を後述する読出ライトバルブの全面に導く。インテグレータレンズ102を経た光は、偏光変換装置103及び集光レンズ104を経た後、第1ダイクロイックミラー105へと導かれる。
偏光変換装置103は、偏光ビームスプリッタアレイ(以下、PBSアレイと称する)によって構成されている。PBSアレイは、偏光分離膜と位相差板(1/2λ板)とを備える。PBSアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ102からの光のうち例えばP偏光を通過させ、S偏光を90°光路偏向する。光路偏向されたS偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したP偏光はその前側(光出射側)に設けてある前記位相差板によってS偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はS偏光に変換されるようになっている。
第1ダイクロイックミラー105は、第1色光を透過し、第2色光及び第3色光を反射する。第1ダイクロイックミラー105を透過した第1色光は傾斜ミラー106によって反射される。傾斜ミラー106にて反射された第1色光はレンズ107を経て第1色光用の透過型の読出ライトバルブ131に導かれる。第1色光が読出ライトバルブ131を透過することで第1色画像光が生成される。一方、第1ダイクロイックミラー105にて反射した光は、第2ダイクロイックミラー108に導かれる。
第2ダイクロイックミラー108は、第3色光を透過する一方、第2色光は反射する。第2ダイクロイックミラー108に反射した第2色光は、レンズ109を経て第2色光用の透過型の読出ライトバルブ132に導かれる。第2色光が読出ライトバルブ132を透過することで第2色画像光が生成される。
前記第1色画像光の光路と前記第2色画像光の光路との交差する位置に第1ダイクロイックキューブ112が設けられている。第1ダイクロイックキューブ112は第1色光を透過し第2色光を反射する。前記第1色画像光と前記第2色画像光とが第1ダイクロイックキューブ112に入射すると、これら前記第1色画像光と前記第2色画像光とが同一方向に導かれる。
第2ダイクロイックミラー108を透過した第3色光は、レンズ110を経て第3色光用の透過型の読出ライトバルブ133に導かれる。第3色光が読出ライトバルブ133を透過することで第3色画像光が生成される。第3色画像光の光路は反射プリズム111によって90°偏向される。
光路偏向された第3色画像光の光路と、前記第1色画像光及び前記第2色画像光の合成光路とが交差する位置に第2ダイクロイックキューブ113が設けられている。第2ダイクロイックキューブ113は第1色光及び第2色光を透過し第3色光を反射する。前記第1色画像光と第2色画像光と第3色画像光とが第2ダイクロイックキューブ113に入射すると、これら画像光は同一方向に導かれ、その結果、フルカラー画像光が生成される。
第2ダイクロイックキューブ113の光出射側(前記フルカラー画像光が出射される面の近傍)には投写レンズ114が設けられている。第2ダイクロイックキューブ113から出射されたフルカラー画像光は投写レンズ114によって図示しないスクリーンに投写される。
次に、画像書込光学系について説明していく。各色用の画像書込用の光源として3個の紫外光LED(発光ダイオード)121A,121B,121Cを備える。紫外光LED121A,121B,121Cのピーク波長は互いに異なっている。紫外光LED121A,121B,121Cは所定時間ずつ順次に点灯する。紫外光LED121A,121B,121Cから出射された紫外光はダイクロイックミラー120A,120Bによって同一方向に導かれる。前記紫外光がロッドインテグレータ122を通ると、このロッドインテグレータ122の光出口面には光強度が均一の面光源が形成される。前記光出口面から出射された紫外光はリレーレンズグループ123を透過して偏光ビームスプリッタ124に導かれる。
偏光ビームスプリッタ124を透過した特定偏光光(例えば、P偏光光)は書込光(前記紫外光)を変調する書込ライトバルブ(LCOSデバイス)125に照射される。書込ライトバルブ125は、図示しないドライバによって時分割で各色用の画像を形成する。すなわち、前記ドライバは、例えば、紫外光LED121Aが点灯するときに第1色映像信号に基づく第1画像の形成を書込ライトバルブ125に実行させ、紫外光LED121Bが点灯するときに第2色映像信号に基づく第2画像の形成を書込ライトバルブ125に実行させ、紫外光LED121Cが点灯するときに第3色映像信号に基づく第3画像の形成を書込ライトバルブ125に実行させる。
書込ライトバルブ125は、受け取った特定偏光光を変調することにより画像光を生成する。前記画像光は反射光として得られ且つこの反射光は他の特定の偏光光(例えば、S偏光光)に変換される。すなわち、書込ライトバルブ125に特定偏光光が照射されると、他の特定偏光の書込画像光(S偏光光)が生成される。書込ライトバルブ125から出射された書込画像光は偏光ビームスプリッタ124によって反射される。前記書込画像光はイメージングレンズグループ126によって第2ダイクロイックキューブ113に導かれる。
前記第2ダイクロイックキューブ113及び第1ダイクロイックキューブ112は、前記紫外光LED121A,121B,121Cからの紫外光に対して波長選択性を有する。ピーク波長が互いに異なる3つの紫外光は分光され、各読出ライトバルブ131,132,133にそれぞれ一つの紫外光(書込画像光)が導かれる。具体的には、第1色映像信号に基づく第1の書込画像光は読出ライトバルブ131に照射され、第2色映像信号に基づく第2の書込画像光は読出ライトバルブ132に照射され、第3色映像信号に基づく第3の書込画像光は読出ライトバルブ133に照射される。
読出ライトバルブ131,132,133は、特許文献1にも記載されているように、例えば、光導電効果を有するOASLM(Optically Addressed spatial light modulator)から成る。例えば、光導電効果を有する透明電極構造間に液晶層を設けた構造であれば、光を受けた箇所だけ光導電特性が変化し、この受光箇所において液晶への電圧印加状態が変化することにより、液晶の旋回状態を変化させることができる。
WO2005/116719
特開2003−78842
透過型の一つの光書込型読出ライトバルブを用いた構成を実現して投写型映像表示装置の小型化や低コスト化を図ることが望まれる。
この発明は、上記の事情に鑑み、投写画像光を生成するライトバルブへの画像書込を光で行うようにした投写型映像表示装置において、単板型の投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、書込光を出射する書込光照明系と、前記書込光を変調して特定偏光光の書込画像光を出射する書込ライトバルブと、前記書込ライトバルブから出射される書込画像光にて画像が書き込まれるとともに受け取った投写用各色光を変調して各色画像光を生成する一つの読出ライトバルブと、前記書込画像光を前記読出ライトバルブに結像させるための結像光学系と、前記書込ライトバルブから出射される書込画像光を前記読出ライトバルブに導く一方、前記読出ライトバルブから出射される各色画像光を投写光学系に導く光学部材と、を備えたことを特徴とする。
上記の構成であれば、透過型の一つの光書込型読出ライトバルブを用いた構成が実現される。
上記構成の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が偏光ビームスプリッタを通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込画像光は特定偏光光となって前記偏光ビームスプリッタに戻されるととともに当該偏光ビームスプリッタに反射し、この偏光ビームスプリッタに反射した書込画像光が前記結像光学系を通って前記光学部材に導かれることとしてもよい(以下、この項において第1構成という)。
或いは、上記構成の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が前記光学部材及び前記結像光学系を通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込画像光は前記結像光学系及び前記光学部材を通って前記読出ライトバルブに導かれることとしてもよい。かかる構成であれば、前記第1構成では必要となる偏光ビームスプリッタを不要にできる。
或いは、上記構成の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が前記光学部材を通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込ライトバルブから出射される前記書込画像光は前記光学部材にて光路を偏向された後に前記結像光学系を通って前記読出ライトバルブに導かれ、各色画像光は前記結像光学系及び前記光学部材を通って前記投写光学系に導かれ、前記投写光学系と前記光学部材との間に前記各色画像光の結像面が形成されることとしてもよい。かかる構成であれば、前記投写光学系と前記光学部材との間に前記各色画像光の結像面が形成されるので、投写光学系としてバックフォーカスが短い小型の投写レンズを用いることができる。
この発明によれば、透過型の一つの光書込型読出ライトバルブを用いた投写型映像表示装置を実現できるという効果を奏する。
(実施例1)
以下、この発明の第1の実施形態の投写型映像表示装置(プロジェクタ)を図1に基づいて説明していく。図1はこの実施形態の投写型映像表示装置50の光学系を示している。この投写型映像表示装置50は光源として赤色LED1Rと緑色LED1Gと青色LED1Bとを備える。これらLED1R,1G,1Bは時分割で順次に点灯する。各LEDから出射された色光はテーパ型のロッドインテグレータ27に入射される。各色光がロッドインテグレータ27を通ると、このロッドインテグレータ27の光出口面には光強度が均一で且つ光の分散角が低減された面光源が形成される。前記光出口面から出射された各色光は読出ライトバルブ34を透過してダイクロイックキューブ(光学部材)28に導かれる。ダイクロイックキューブ28は紫外光を反射し、可視光を透過する。
以下、この発明の第1の実施形態の投写型映像表示装置(プロジェクタ)を図1に基づいて説明していく。図1はこの実施形態の投写型映像表示装置50の光学系を示している。この投写型映像表示装置50は光源として赤色LED1Rと緑色LED1Gと青色LED1Bとを備える。これらLED1R,1G,1Bは時分割で順次に点灯する。各LEDから出射された色光はテーパ型のロッドインテグレータ27に入射される。各色光がロッドインテグレータ27を通ると、このロッドインテグレータ27の光出口面には光強度が均一で且つ光の分散角が低減された面光源が形成される。前記光出口面から出射された各色光は読出ライトバルブ34を透過してダイクロイックキューブ(光学部材)28に導かれる。ダイクロイックキューブ28は紫外光を反射し、可視光を透過する。
前記読出ライトバルブ34は、特許文献1にも記載されているように、例えば、光導電効果を有するOASLM(Optically Addressed spatial light modulator)から成る。例えば、光導電効果を有する透明電極構造間に液晶層を設けた構造であれば、光を受けた箇所だけ光導電特性が変化し、この受光箇所において液晶への電圧印加状態が変化することにより、液晶の旋回状態を変化させることができる。
次に、画像書込光学系について説明していく。画像書込光学系は各色用の画像書込用の光源として1個の紫外光LED(発光ダイオード)21を備える。紫外光LED21から出射された紫外光はロッドインテグレータ22に入射する。前記紫外光がロッドインテグレータ22を通ると、このロッドインテグレータ22の光出口面には光強度が均一の面光源が形成される。前記光出口面から出射された紫外光はリレーレンズグループ23を透過して偏光ビームスプリッタ24に導かれる。
偏光ビームスプリッタ24を透過した第1の特定偏光光(例えば、P偏光光)は書込光(前記紫外光)を変調する書込ライトバルブ(LCOSデバイス)25に照射される。書込ライトバルブ25は、図示しないドライバによって時分割で各色用の画像を形成する。すなわち、前記ドライバは、青色映像信号に基づく第1画像の形成を書込ライトバルブ25に実行させ、次に、緑色映像信号に基づく第2画像の形成を書込ライトバルブ25に実行させ、次に、赤色映像信号に基づく第3画像の形成を書込ライトバルブ25に実行させる。これら第1画像、第2画像、第3画像の形成は繰り返される。
書込ライトバルブ25は、受け取った第1特定偏光光を変調することにより画像光を生成する。前記画像光は反射光として得られ且つこの反射光は第2の特定偏光光(例えば、S偏光光)に変換される。すなわち、書込ライトバルブ25に第1特定偏光光が照射されると、第2特定偏光光の書込画像光(S偏光光)が生成される。書込ライトバルブ25から出射された書込画像光は偏光ビームスプリッタ24によって反射される。前記書込画像光はイメージングレンズグループ(結像光学系)26によってダイクロイックキューブ28に導かれる。
ダイクロイックキューブ28は、先述のごとく、紫外光を反射し、可視光を透過する。紫外光である書込画像光はダイクロイックキューブ28に反射して読出ライトバルブ34に導かれ、この読出ライトバルブ34に画像が書き込まれる。前記第1画像が書き込まれるとき、青色LED1Bが点灯して青色光が読出ライトバルブ34に照射され、前記第2画像が書き込まれるとき、緑色LED1Gが点灯して緑色光が読出ライトバルブ34に照射され、前記第3画像が書き込まれるとき、赤色LED1Rが点灯して赤色光が読出ライトバルブ34に照射される。
読出ライトバルブ34を各色光が透過することによって得られた各色画像光はダイクロイックキューブ28を通って投写レンズ14に導かれる。そして、各色画像光は投写レンズ14によって図示していスクリーンに投写される。
なお、ダイクロイックキューブ28に代えて偏光ビームスプリッタ(28A)を用いることもできる(この場合、光出射側偏光板を有しない読出ライトバルブ34Aを用いる)。
(実施例2)
以下、この発明の第2の実施形態の投写型映像表示装置を図2に基づいて説明していく。図2はこの実施形態の投写型映像表示装置51の光学系を示している。前記投写型映像表示装置50における構成要素と同一の要素には同一の符号を付記してその説明を省略することがある。
以下、この発明の第2の実施形態の投写型映像表示装置を図2に基づいて説明していく。図2はこの実施形態の投写型映像表示装置51の光学系を示している。前記投写型映像表示装置50における構成要素と同一の要素には同一の符号を付記してその説明を省略することがある。
この投写型映像表示装置51はダイクロイックキューブ28に代えて偏光ビームスプリッタ28Aを有する。図2において、偏光ビームスプリッタ28Aの右側には、紫外光LED21とテーパ型のロッドインテグレータ29と、偏光板(誘電体多層膜、ワイヤーグリッド等)35とが設けられており、偏光ビームスプリッタ28Aの左側には、イメージングレンズグループ(結像光学系)26と書込ライトバルブ25が設けられている。紫外光LED21から出射された紫外光はロッドインテグレータ29に入射する。紫外光がロッドインテグレータ29を通ると、このロッドインテグレータ29の光出口面には光強度が均一で且つ光の分散角が低減された面光源が形成される。前記光出口面から出射された紫外光のうち例えばP偏光光だけが偏光板35を通り、このP偏光光は偏光ビームスプリッタ28Aを透過しイメージングレンズグループ26を通って書込ライトバルブ25に導かれる。紫外光(書込光)が書込ライトバルブ25に反射することによって得られた書込画像光(S偏光光)は、イメージングレンズグループ26を通り、偏光ビームスプリッタ28Aに反射して読出ライトバルブ34A上に結像する。読出ライトバルブ34A上に形成された各色用の画像は、各色光によって読み出され、偏光ビームスプリッタ28Aを透過して投写レンズ14に入射する。読出ライトバルブ34Aは光出射側偏光板は備えておらず、この光出射側偏光板の役目を前記偏光ビームスプリッタ28Aが果たす。
上述した投写型映像表示装置51であれば、投写型映像表示装置50において必要であった偏光ビームスプリッタ24を省略することができる。
(実施例3)
以下、この発明の第3の実施形態の投写型映像表示装置を図3に基づいて説明していく。図3はこの実施形態の投写型映像表示装置52の光学系を示している。前記投写型映像表示装置51における構成要素と同一の要素には同一の符号を付記してその説明を省略することがある。
以下、この発明の第3の実施形態の投写型映像表示装置を図3に基づいて説明していく。図3はこの実施形態の投写型映像表示装置52の光学系を示している。前記投写型映像表示装置51における構成要素と同一の要素には同一の符号を付記してその説明を省略することがある。
この投写型映像表示装置52は投写型映像表示装置51と同様、偏光ビームスプリッタ28Aを有する。図2において、偏光ビームスプリッタ28Aの右側には、紫外光LED21とロッドインテグレータ22とリレーレンズグループ23と偏光板35とが設けられており、偏光ビームスプリッタ28Aの左側には、書込ライトバルブ25が設けられている。そして、読出ライトバルブ34Aと偏光ビームスプリッタ28Aとの間には、イメージングレンズグループ(結像光学系)26が設けられている。
紫外光LED21から出射された紫外光はロッドインテグレータ22に入射する。ロッドインテグレータ22から出射された紫外光はリレーレンズグループ23を通り、偏光板35に導かれる。偏光板35を通った例えばP偏光光だけが偏光ビームスプリッタ28Aを透過し書込ライトバルブ25に導かれる。紫外光(書込光)が書込ライトバルブ25に反射することによって得られた書込画像光(S偏光光)は、偏光ビームスプリッタ28Aに反射し、更にイメージングレンズグループ26を通り、読出ライトバルブ34A上に結像する。読出ライトバルブ34A上に形成された各色用の画像は、各色光によって読み出され、イメージングレンズグループ26を通り、偏光ビームスプリッタ28Aを透過する。読出ライトバルブ34Aから出射された各色用の画像光がイメージングレンズグループ26を通ることで、偏光ビームスプリッタ28Aと投写レンズ14との間に各色用の画像の結像面が形成される。
上記の投写型映像表示装置52であれば、投写レンズ14の後玉の近くに画像の結像面が形成されるので、この投写レンズ14としてはバックフォーカスが短い小型の投写レンズを用いることが可能になる。
なお、これら投写型映像表示装置50,51,52の光源として、図4に示す光源を用いることができる。この光源は、クロスダイクロイックキューブ36の3つの光入口面にそれぞれ赤色LED1Rと緑色LED1Gと青色LED1Bとを備える。クロスダイクロイックキューブ36の光出口面からは各LEDから出射された各色光が出射される。各色光はテーパ型のロッドインテグレータ27Aに入射される。ロッドインテグレータ27Aの光出口面には偏光変換装置37が設けられている。この偏光変換装置37は、ロッドインテグレータ27Aの光出口面に対面する位置にV字状に誘電体多層膜(偏光分離膜)を有する。この誘電体多層膜の一方の面で反射されたS偏光光はその隣の反射面(或いは誘電体多層膜)によって反射され、同様に、誘電体多層膜の他方の面で反射されたS偏光光はその隣の反射面(或いは誘電体多層膜)によって反射される。両誘電体多層膜を透過したP偏光光は位相差板(1/2λ板)20aによってS偏光光に変換される。すなわち、光はS偏光光に揃えられる。勿論、光をP偏光光に揃えることもできる。
1R,1G,1B LED
14 投写レンズ
21 紫外光LED
25 書込ライトバルブ(LCOS)
26 イメージングレンズグループ
28 ダイクロイックキューブ
28A 偏光ビームスプリッタ
34 読出ライトバルブ
34A 読出ライトバルブ
14 投写レンズ
21 紫外光LED
25 書込ライトバルブ(LCOS)
26 イメージングレンズグループ
28 ダイクロイックキューブ
28A 偏光ビームスプリッタ
34 読出ライトバルブ
34A 読出ライトバルブ
Claims (4)
- 書込光を出射する書込光照明系と、前記書込光を変調して特定偏光光の書込画像光を出射する書込ライトバルブと、前記書込ライトバルブから出射される書込画像光にて画像が書き込まれるとともに受け取った投写用各色光を変調して各色画像光を生成する一つの読出ライトバルブと、前記書込画像光を前記読出ライトバルブに結像させるための結像光学系と、前記書込ライトバルブから出射される書込画像光を前記読出ライトバルブに導く一方、前記読出ライトバルブから出射される各色画像光を投写光学系に導く光学部材と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項1に記載の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が偏光ビームスプリッタを通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込画像光は特定偏光光となって前記偏光ビームスプリッタに戻されるととともに当該偏光ビームスプリッタに反射し、この偏光ビームスプリッタに反射した書込画像光が前記結像光学系を通って前記光学部材に導かれることを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項1に記載の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が前記光学部材及び前記結像光学系を通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込画像光は前記結像光学系及び前記光学部材を通って前記読出ライトバルブに導かれることを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項1に記載の投写型映像表示装置において、前記書込光照明系からの書込光が前記光学部材を通って前記書込ライトバルブに導かれ、前記書込ライトバルブから出射される前記書込画像光は前記光学部材にて光路を偏向された後に前記結像光学系を通って前記読出ライトバルブに導かれ、各色画像光は前記結像光学系及び前記光学部材を通って前記投写光学系に導かれ、前記投写光学系と前記光学部材との間に前記各色画像光の結像面が形成されることを特徴とする投写型映像表示装置。
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JP2006051323A JP2007232798A (ja) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | 投写型映像表示装置 |
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- 2006-02-27 JP JP2006051323A patent/JP2007232798A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080723 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090603 |