JP2009271137A - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 投写型映像表示装置と投写面との距離の短縮を図った投写型映像表示装置を用いて、新たな設置方法で適切な映像を表示する。
【解決手段】 投写型映像表示装置100は、映像光生成部200と、投写光学系300とを有する。投写光学系300は、反射ミラー320を有する。投写型映像表示装置100は、投写面210上において、反射ミラー320で反射された映像光の進行方向に沿った垂直面に対して略直交する偏光に映像光を調整する偏光調整素子60を備える。
【選択図】 図2
【解決手段】 投写型映像表示装置100は、映像光生成部200と、投写光学系300とを有する。投写光学系300は、反射ミラー320を有する。投写型映像表示装置100は、投写面210上において、反射ミラー320で反射された映像光の進行方向に沿った垂直面に対して略直交する偏光に映像光を調整する偏光調整素子60を備える。
【選択図】 図2
Description
本発明は、映像光を投写する投写光学系を有する投写型映像表示装置に関する。
従来、光源が発する光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面(スクリーン)上に投写する投写レンズとを有する投写型映像表示装置が知られている。
ここで、スクリーン上に映像を大きく表示するためには、投写レンズとスクリーンとの距離を長くとる必要がある。これに対して、投写レンズから出射される光をスクリーン側に反射する反射ミラーを利用して、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図った投写型表示システムが提案されている(例えば、特許文献1)。
ここで、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図ると、投写型映像表示装置がスクリーンに近くなり、投写型映像表示装置がユーザの視野に入ることになるため、スクリーンの上下又は横から斜め投写を行う必要がある。例えば、上述した投写型表示システムでは、光変調素子と投写光学系との位置関係を上下方向にシフトするとともに、反射ミラーとして凹面ミラーを用いることにより、投写距離の短縮と斜め投写を行っている。
特開2006−235516号公報(請求項1、図1など)
ところで、投写距離の短縮を図った投写型映像表示装置の設置方法及び投写方法としては、投写型映像表示装置を床面や机上に設置して、その床面や机上に投写する方法など、新たな設置/投写方法が考えられる。一方で、新たな設置/投写方法をどのような場面で活用できるかについては、あまり考慮されていない。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、投写型映像表示装置と投写面との距離の短縮を図った投写型映像表示装置を用いて、新たな設置方法で適切な映像を表示する投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
第1の特徴に係る投写型映像表示装置は、映像光を生成する映像光生成部(映像光生成部200)と、水面によって構成される投写面(投写面210)上に前記映像光を投写する投写光学系(投写光学系300)とを備える。前記投写光学系は、前記映像光生成部から出射された前記映像光を反射する反射ミラー(反射ミラー320)を有する。投写型映像表示装置は、前記投写面上において、前記反射ミラーで反射された前記映像光の進行方向に沿った垂直面に対して略直交する偏光に前記映像光を調整する偏光調整部(偏光調整素子60)を備える。
第1の特徴によれば、偏光調整部は、反射ミラーで反射された映像光の進行方向に沿った垂直面に対して略直交する偏光に映像光を調整する。すなわち、偏光調整部は、投写面上において、映像光をS偏光に調整する。従って、水面によって構成される投写面210上に映像を効率的に表示することができる。
第1の特徴において、前記映像光生成部は、第1色成分光及び第2色成分光を前記投写光学系側に反射し、第3色成分光を前記投写光学系側に透過する色合成部(クロスダイクロイックプリズム50)を有する。前記色合成部で反射された前記第1色成分光及び前記第2色成分光の偏光は、前記色合成部を透過した前記第3色成分光の偏光と異なる。前記偏光調整部は、前記色合成部の光出射側に設けられた狭帯域位相差板(偏光調整素子70)を有する。前記狭帯域位相差板は、前記色合成部から出射された前記映像光のうち、一部の波長帯域幅を有する光の偏光を調整する。
第1の特徴において、投写型映像表示装置は、前記反射ミラーで反射された前記映像光の光路上に設けられた防護カバー(防護カバー400a)をさらに備える。前記防護カバーは、前記映像光が透過する透過領域(透過領域410)を有する。前記反射ミラーは、前記反射ミラーと前記投写面との間において、前記映像光生成部から出射された前記映像光を集光する。前記透過領域は、前記反射ミラーによって前記映像光が集光される位置近傍に配置される。
上述した特徴において、前記防護カバーの少なくとも一部は、光透過性部材によって構成される。前記透過領域は、前記光透過性部材によって構成される。
本発明によれば、投写型映像表示装置と投写面との距離の短縮を図った投写型映像表示装置を用いて、新たな設置方法で適切な映像を表示することができる。
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100の構成を示す図である。
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100の構成を示す図である。
図1に示すように、投写型映像表示装置100は、映像光生成部200と投写光学系300とを収容する筐体400を有する。第1実施形態では、筐体400の一部は、防護カバー400aを構成する。
映像光生成部200は、映像光を生成する。具体的には、映像光生成部200は、映像光を出射する表示素子40を少なくとも有する。表示素子40は、投写光学系300の光軸Lに対してシフトした位置に設けられている。表示素子40が光軸Lからシフトした位置に設けられることによって映像光の斜め投写が実現される。表示素子40は、例えば、反射型液晶パネル、透過型液晶パネル、DMD(Digital Micromirror Device)などである。映像光生成部200の詳細については後述する(図2を参照)。
投写光学系300は、映像光生成部200から出射された映像光を投写する。ここで、投写光学系300は、投写面210上に映像光を投写する。第1実施形態では、投写面210は、水面によって構成されるケースについて考える。具体的には、投写光学系300は、投写レンズ310と、反射ミラー320とを有する。
投写レンズ310は、映像光生成部200から出射された映像光を反射ミラー320側に出射する。
反射ミラー320は、投写レンズ310から出射された映像光を反射する。反射ミラー320は、映像光を集光した上で、映像光を広角化する。例えば、反射ミラー320は、映像光生成部200側に凹面を有する非球面ミラーである。
防護カバー400aは、反射ミラー320を保護するカバーである。防護カバー400aは、少なくとも、反射ミラー320で反射された映像光の光路上に設けられている。防護カバー400aは、映像光が透過する透過領域410を有する。
ここで、第1実施形態では、X軸、Y軸及びZ軸は互いに略直交する。図1に示すように、水面(投写面210)がX軸及びY軸によって定義される。反射ミラー320で反射された映像光の進行方向がX軸によって定義される。水面に略直交する垂直方向がZ軸によって定義される。
上述したように、投写光学系300は、透過領域410を透過した映像光を投写面210上に投写する。後述するように、映像光は、投写面210上において、反射ミラー320で反射された映像光の進行方向に沿った垂直面(すなわち、X−Z平面)に略直交する偏光(すなわち、Y軸方向の偏光)に調整される。
(映像光生成部の構成)
以下において、第1実施形態に係る映像光生成部の構成について、図面を参照しながら説明する。図2は、第1実施形態に係る映像光生成部200を主として示す図である。映像光生成部200は、図2に示した構成に加えて、電源回路(不図示)、映像信号処理回路(不図示)などを有する。ここでは、表示素子40が透過型液晶パネルであるケースについて例示する。
以下において、第1実施形態に係る映像光生成部の構成について、図面を参照しながら説明する。図2は、第1実施形態に係る映像光生成部200を主として示す図である。映像光生成部200は、図2に示した構成に加えて、電源回路(不図示)、映像信号処理回路(不図示)などを有する。ここでは、表示素子40が透過型液晶パネルであるケースについて例示する。
映像光生成部200は、光源10と、フライアイレンズユニット20と、PBSアレイ30と、複数の液晶パネル40(液晶パネル40R、液晶パネル40G、液晶パネル40B)と、クロスダイクロイックプリズム50と、偏光調整素子60とを有する。
また、映像光生成部200は、ミラー群(ダイクロイックミラー111、ダイクロイックミラー112、反射ミラー121〜反射ミラー123)と、レンズ群(コンデンサレンズ131、コンデンサレンズ140R、コンデンサレンズ140G、コンデンサレンズ140B、リレーレンズ151〜リレーレンズ152)とを有する。
光源10は、バーナ及びリフレクタによって構成される超高圧水銀ランプ(UHPランプ)などである。光源10が発する光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を含む。
フライアイレンズユニット20は、光源10が発する光を均一化する。すなわち、フライアイレンズユニット20は、光源10が発する光のうち、中央部分光と周辺部分光との光量差を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット20は、フライアイレンズ20a及びフライアイレンズ20bによって構成される。
フライアイレンズ20a及びフライアイレンズ20bは、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源10が発する光が液晶パネル40の全面に照射されるように、光源10が発する光を導く。
PBSアレイ30は、フライアイレンズユニット20から出射された光の偏光状態を揃える。第1実施形態では、PBSアレイ30は、フライアイレンズユニット20から出射された光をZ軸方向の偏光に揃える。
ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ30から出射された光のうち、赤成分光及び緑成分光を透過する。ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ30から出射された光のうち、青成分光を反射する。
ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111を透過した光のうち、赤成分光を透過する。ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111を透過した光のうち、緑成分光を反射する。
反射ミラー121は、青成分光を反射して青成分光を液晶パネル40B側に導く。反射ミラー122及び反射ミラー123は、赤成分光を反射して赤成分光を液晶パネル40R側に導く。
コンデンサレンズ131は、光源10が発する白色光を集光するレンズである。
コンデンサレンズ140Rは、液晶パネル40Rに赤成分光が照射されるように、赤成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Gは、液晶パネル40Gに緑成分光が照射されるように、緑成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Bは、液晶パネル40Bに青成分光が照射されるように、青成分光を略平行光化する。
リレーレンズ151、リレーレンズ152は、赤成分光の拡大を抑制しながら、液晶パネル40R上に赤成分光を略結像する。
液晶パネル40Rは、赤成分光の偏光方向を回転させることによって赤成分光を変調する。液晶パネル40Rの光入射面側には、一の偏光方向(ここでは、Z軸方向の偏光)を有する光を透過して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を遮光する入射側偏光板41Rが設けられている。液晶パネル40Rの光出射面側には、一の偏光方向(ここでは、Z軸方向の偏光)を有する光を遮光して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を透過する出射側偏光板42Rが設けられている。
同様に、液晶パネル40Bは、青成分光の偏光方向を回転させることによって青成分光を変調する。液晶パネル40Bの光入射面側には、一の偏光方向(ここでは、Z軸方向の偏光)を有する光を透過して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を遮光する入射側偏光板41Bが設けられている。液晶パネル40Bの光出射面側には、一の偏光方向(ここでは、Z軸方向の偏光)を有する光を遮光して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を透過する出射側偏光板42Bが設けられている。
液晶パネル40Gは、緑成分光の偏光方向を回転させることによって緑成分光を変調する。液晶パネル40Gの光入射面側には、一の偏光方向(ここでは、Y軸方向の偏光)を有する光を透過して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を遮光する入射側偏光板41Gが設けられている。液晶パネル40Gの光出射面側には、一の偏光方向(ここでは、Y軸方向の偏光)を有する光を遮光して、他の偏光方向(ここでは、X軸方向の偏光)を有する光を透過する出射側偏光板42Gが設けられている。
クロスダイクロイックプリズム50は、液晶パネル40R、液晶パネル40G及び液晶パネル40Bから出射された光を合成する。クロスダイクロイックプリズム50は、投写レンズ310側に合成光(映像光)を出射する。
ここで、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光は、各液晶パネル40の光出射面側に設けられた出射側偏光板42を透過する光である。従って、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光は、X軸方向の偏光を有することに留意すべきである。
偏光調整素子60は、反射ミラー320で反射された映像光の進行方向に沿った垂直面(すなわち、X−Z平面)に略直交する偏光(すなわち、Y軸方向の偏光)に映像光を調整する。例えば、偏光調整素子60は、X軸方向の偏光をY軸方向の偏光に調整する1/2λ位相差板である。
(映像光の偏光)
以下において、第1実施形態に係る投写光学系から出射された映像光の偏光について、図面を参照しながら説明する。図3は、投写面210上における映像光の偏光を示す図である。
以下において、第1実施形態に係る投写光学系から出射された映像光の偏光について、図面を参照しながら説明する。図3は、投写面210上における映像光の偏光を示す図である。
上述したように、水面(投写面210)がX軸及びY軸によって定義される。反射ミラー320で反射された映像光の進行方向がX軸によって定義される。水面に略直交する垂直方向がZ軸によって定義される。
図3に示すように、投写面210は、水面(すなわち、X−Y平面)上に設けられる。垂直面(すなわち、X−Z平面)は、投写面210に入射する入射光(映像光)及び投写面210で反射される反射光(映像光)によって定義される。
映像光は、上述した偏光調整素子60によって、垂直面(すなわち、X−Z平面)に対して略直交する偏光(Y軸方向の偏光)に調整される。すなわち、映像光は、投写面210上においてS偏光を有する。
(作用及び効果)
第1実施形態では、防護カバー400aは、反射ミラー320で反射された映像光の光路上に設けられている。従って、ユーザが反射ミラー320に接触して反射ミラー320の角度などが変わることを抑制することができる。また、防護カバー400aは、反射ミラー320で反射された映像光が透過する透過領域410を有する。従って、投写面210上に照射される映像光が防護カバー400aによって妨げられることがない。このように、投写型映像表示装置100と投写面210との距離の短縮を図るために設けられた反射ミラー320の配置精度を良好に保つことができる。
第1実施形態では、防護カバー400aは、反射ミラー320で反射された映像光の光路上に設けられている。従って、ユーザが反射ミラー320に接触して反射ミラー320の角度などが変わることを抑制することができる。また、防護カバー400aは、反射ミラー320で反射された映像光が透過する透過領域410を有する。従って、投写面210上に照射される映像光が防護カバー400aによって妨げられることがない。このように、投写型映像表示装置100と投写面210との距離の短縮を図るために設けられた反射ミラー320の配置精度を良好に保つことができる。
偏光調整素子60は、垂直面(すなわち、X−Z平面)に対して略直交する偏光(Y軸方向の偏光)に映像光を調整する。すなわち、偏光調整素子60は、水面によって構成される投写面210上において映像光をS偏光に調整する。このように、映像光がS偏光に調整されるため、水面によって構成される投写面210上に映像を効率的に表示することができる。
例えば、投写面210を構成する水面としては、プールに貯留された水の水面、壁面を流れる水の水面などが考えられる。
[第2実施形態]
以下において、第2実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態と第2実施形態との相違点について主として説明する。
以下において、第2実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第1実施形態と第2実施形態との相違点について主として説明する。
具体的には、第2実施形態では、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光の偏光が揃っていないケースについて考える。
(映像光生成部の構成)
以下において、第2実施形態に係る映像光生成部の構成について、図面を参照しながら説明する。図4は、第2実施形態に係る映像光生成部200を主として示す図である。図4では、図2と同様の構成について同様の符号を付している。
以下において、第2実施形態に係る映像光生成部の構成について、図面を参照しながら説明する。図4は、第2実施形態に係る映像光生成部200を主として示す図である。図4では、図2と同様の構成について同様の符号を付している。
図4に示すように、映像光生成部200は、偏光調整素子60に代えて、偏光調整素子70を有する。投写光学系300は、偏光調整素子80を有する。
図4では、クロスダイクロイックプリズム50から出射される段階において、赤成分光及び青成分光の偏光と緑成分光の偏光とが揃っていないケースについて考える。例えば、クロスダイクロイックプリズム50における反射特性を考慮して、出射側偏光板42R及び出射側偏光板42Bから出射される赤成分光及び青成分光は、X軸方向の偏光を有する。一方で、クロスダイクロイックプリズム50における透過特性を考慮して、出射側偏光板42Gから出射される緑成分光は、Y軸方向の偏光を有する。
偏光調整素子70は、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光のうち、一部の波長帯域幅を有する光の偏光を調整する狭帯域位相差板である。例えば、偏光調整素子70は、赤成分光及び青成分光の偏光を調整せずに、緑成分光の偏光をY軸方向の偏光からX軸方向の偏光に調整する。なお、偏光調整素子70は、緑成分光の偏光を調整せずに、赤成分光及び青成分光の偏光をX軸方向の偏光からY軸方向の偏光に調整してもよい。
偏光調整素子80は、偏光調整素子60と同様に、1/2λ位相差板である。偏光調整素子80は、X軸方向の偏光に揃えられた映像光をY軸方向の偏光に調整する。なお、偏光調整素子70によって映像光がY軸方向の偏光に調整されている場合には、偏光調整素子80が不要であることに留意すべきである。
なお、偏光調整素子80は、投写レンズ310の光出射側に設けられているが、偏光調整素子80の配置は、これに限定されるものではない。偏光調整素子80は、映像光生成部200に設けられており、偏光調整素子70の光入射側又は光出射側に設けられていてもよい。
(作用及び効果)
第2実施形態では、偏光調整素子70は、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光のうち、一部の波長帯域幅を有する光の偏光を調整する。従って、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光の偏光が揃っていないケースであっても、水面によって構成される投写面210上において映像光をS偏光に調整することができる。
第2実施形態では、偏光調整素子70は、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光のうち、一部の波長帯域幅を有する光の偏光を調整する。従って、クロスダイクロイックプリズム50から出射される映像光の偏光が揃っていないケースであっても、水面によって構成される投写面210上において映像光をS偏光に調整することができる。
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上述した実施形態では特に触れていないが、防護カバー400aの少なくとも一部は、透明樹脂やガラスなどの光透過性部材によって構成されていてもよい。透過領域410は、このような光透過性部材によって構成されていてもよい。
上述した実施形態では特に触れていないが、反射ミラー320は、反射ミラー320と投写面210との間において、映像光生成部200から出射された映像光を集光する。透過領域410は、反射ミラー320によって映像光が集光される位置近傍に設けられることが好ましい。
上述した実施形態では、反射ミラー320として非球面ミラーを用いるケースについて例示したが、反射ミラー320はこれに限定されるものではない。例えば、反射ミラー320として自由曲面ミラーを用いてもよい。収差や解像度について工夫をすれば、反射ミラー320として球面ミラーを用いてもよい。
上述した実施形態では、映像光生成部200の構成として複数の表示素子40を用いるケース(3板式)について例示したが、映像光生成部200の構成はこれに限定される物ではない。映像光生成部200の構成として単数の表示素子40を用いてもよい(単板式)。
上述した第1実施形態では、偏光調整部は、偏光調整素子60によって構成される。上述した第2実施形態では、偏光調整部は、偏光調整素子70及び偏光調整素子80によって構成される。しかしながら、偏光調整部の構成は、これに限定されるものではない。偏光調整部は、1/4λ位相差板、1/2λ位相差板、狭帯域位相差板を適切に組み合わせた構成を有していてもよい。例えば、上述した第1実施形態において、偏光調整素子60に代えて、反射ミラー320に入射する映像光の光路及び反射ミラー320で反射される映像光の光路上に、1対の1/4λ位相差板が設けられていてもよい。
各実施形態によれば、上述したように、反射ミラー320を設けることによって、投写型映像表示装置と投写面との距離が短縮される。従って、投写型映像表示装置と投写面との間に人などが入り込んで、映像光が遮られることを抑制することができる。また、光源10としてLDを用いた場合に、レーザ光(映像光)が人に照射される可能性を低減することができる
10・・・光源、20・・・フライアイレンズユニット、30・・・PBSアレイ、40・・・表示素子、41・・・入射側偏向板、42・・・出射側偏向板、50・・・クロスダイクロイックプリズム、60・・・偏光調整素子、70・・・偏光調整素子、80・・・偏光調整素子、100・・・投写型映像表示装置、111・・・ダイクロイックミラー、112・・・ダイクロイックミラー、121〜123・・・反射ミラー、131・・・コンデンサレンズ、140・・・コンデンサレンズ、151〜152・・・リレーレンズ、200・・・映像光生成部、210・・・投写面、300・・・投写光学系、310・・・投写レンズ、320・・・反射ミラー、400・・・筐体、400a・・・防護カバー、410・・・透過領域
Claims (4)
- 映像光を生成する映像光生成部と、水面によって構成される投写面上に前記映像光を投写する投写光学系とを備えた投写型映像表示装置であって、
前記投写光学系は、前記映像光生成部から出射された前記映像光を反射する反射ミラーを有しており、
前記投写面上において、前記反射ミラーで反射された前記映像光の進行方向に沿った垂直面に対して略直交する偏光に前記映像光を調整する偏光調整部を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。 - 前記映像光生成部は、第1色成分光及び第2色成分光を前記投写光学系側に反射し、第3色成分光を前記投写光学系側に透過する色合成部を有しており、
前記色合成部で反射された前記第1色成分光及び前記第2色成分光の偏光は、前記色合成部を透過した前記第3色成分光の偏光と異なっており、
前記偏光調整部は、前記色合成部の光出射側に設けられた狭帯域位相差板を有しており、
前記狭帯域位相差板は、前記色合成部から出射された前記映像光のうち、一部の波長帯域幅を有する光の偏光を調整することを特徴とする請求項1に記載の投写型映像表示装置。 - 前記反射ミラーで反射された前記映像光の光路上に設けられた防護カバーをさらに備え、
前記防護カバーは、前記映像光が透過する透過領域を有し、
前記反射ミラーは、前記反射ミラーと前記投写面との間において、前記映像光生成部から出射された前記映像光を集光し、
前記透過領域は、前記反射ミラーによって前記映像光が集光される位置近傍に配置されることを特徴とする請求項1に記載の投写型映像表示装置。 - 前記防護カバーの少なくとも一部は、光透過性部材によって構成されており、
前記透過領域は、前記光透過性部材によって構成されることを特徴とする請求項3に記載の投写型映像表示装置。
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