JP2015049272A

JP2015049272A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2015049272A
Application number: JP2013179016A
Authority: JP
Inventors: 加苗春山; Kanae Haruyama; 高橋　祐一; Yuichi Takahashi; 祐一高橋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】迷光を抑え、コントラストを向上させることが可能な投射型表示装置を提供する。
【解決手段】照明光を発する照明手段と、前記照明光を反射させる反射型表示素子１０４と、反射型表示素子１０４で反射された前記照明光を表示光Ｌとして投射する投射手段１０５と、投射手段１０５が投射した表示光Ｌを投影する結像部材１０６と、を備えた投射型表示装置１１において、照明手段と反射型表示素子１０４との間に偏光部材１０７を設けるとともに、結像部材１０６に表示光Ｌを拡大する表示光拡大部材１０８を設けたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示像を投射する投写型表示装置に関する。

従来の投射型表示装置は、照明装置と、照明光学系と、表示素子と、投射光学系と、スクリーンとを備えていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２１２０９５号公報

従来の投射型表示装置では、表示素子に反射型表示素子である可動式のマイクロミラーを備えたＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）を用いたものがある。このＤＭＤを用いた場合、前記マイクロミラーの角度（前記マイクロミラーが、照明光を前記投射光学系に反射しない角度）によって、照明光学系と表示素子との間で迷光が発生し、コントラストが低下するという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、迷光を抑え、コントラストを向上させることが可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る投射型表示装置は、照明光を発する照明手段と、前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記反射型表示素子で反射された前記照明光を表示光として投射する投射手段と、前記投射手段が投射した前記表示光を投影する結像部材と、を備えた投射型表示装置において、前記照明手段と前記反射型表示素子との間に偏光部材を設けるとともに、前記結像部材に前記表示光を拡大する表示光拡大部材を設けたものである。

また、前記結像部材を前記表示光拡大部材としたものである。

また、前記表示光拡大部材がマイクロレンズアレイであるものである。

また、前記結像部材に投影された前記表示光が投影される被投影部材と前記結像部材との間に偏光部材と位相差部材とを設けたものである。

本発明に係る投射型表示装置によれば、迷光を抑え、コントラストを向上させることが可能な投射型表示装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図。同実施形態を示す断面図。

本発明の第一実施形態に係る投射型表示装置１１を、図面を参照して説明する。

投射型表示装置１１とは、いわゆる投射型表示装置と呼ばれる装置である。投射型表示装置１１は、車両のダッシュボード１２に設けられ、表示光Ｌをウインドシールド１３によって車両運転者１４側に反射させ、虚像Ｖを表示するものである。車両運転者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。なお、本実施形態では、被投影部材としてウインドシールド１３に表示光Ｌを投影するものであるが、専用のコンバイナを用いることもできる。

投射型表示装置１１は、図２に示すように、赤色光源１０１Ｒ、緑色光源１０１Ｇ、青色光源１０１Ｂ、ダイクロイックミラー１０２Ｒ、ダイクロイックミラー１０２Ｇ、ミラー１０２Ｂを含む照明手段と、光学部材であるプリズム１０３と、反射型表示素子１０４と、投射手段１０５と、結像部材であるスクリーン１０６と、から主に構成されている。本実施形態では、前記照明手段と反射型表示素子１０４との間に設けた偏光部材１０７と、スクリーン１０６に設けた表示光拡大部材（マイクロレンズアレイ）１０８と、ウインドシールド１３とスクリーン１０６との間に設けた偏光部材１０９と位相差部材１１０と、偏光部材１０７と反射型表示素子１０４との間に設けた位相差部材１１１と、を備えている。

赤色光源１０１Ｒ、緑色光源１０１Ｇ、青色光源１０１Ｂは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）であって、図示しない回路基板からの電力供給によってそれぞれ赤色、緑色、青色の光束を射出する。特に、光源がＬＥＤである場合には、高温時に素子が受けるダメージを軽減するために投入電力を低く制御する必要があり、図示しない回路基板上にはサーミスタなどの温度検知手段を備え、ＬＥＤの温度を検知している。

ダイクロイックミラー１０２Ｒは、ガラス基材に赤色光源１０１Ｒから射出される光を反射し、緑色光源１０１Ｇと青色光源１０１Ｂから射出された光を透過する特性を持った薄膜がコーティングされたものである。ダイクロイックミラー１０２Ｇは、ガラス基材に緑色光源１０１Ｇから射出された光を反射し、青色光源１０１Ｂから射出された光を透過する特性を持った薄膜がコーティングされたものである。ミラー１０２Ｂは、青色光源１０１Ｂから射出された光を反射する特性を持った薄膜がコーティングされたものである。各光源の光束は、ダイクロイックミラー１０２Ｒ、ダイクロイックミラー１０２Ｇ、ミラー１０２Ｂを介して同軸化される。

プリズム１０３は、直角プリズムであり、前記照明手段から射出された光を、反射型表示素子１０４へ射出するとともに、反射型表示素子１０４にて反射された光を投射手段１０５に射出するものである。プリズム１０３は、前記照射手段から射出された光に対して傾斜した面１０３ａから前記光がプリズム１０３内に入射し、プリズム１０３の面１０３ｂから射出され、反射型表示素子１０４に入射する。さらに、反射型表示素子１０４にて反射された光は、プリズム１０３の面１０３ｂから再度プリズム１０３内に入射し、傾斜した面１０３ａで全反射した後、プリズム１０３の面１０３ｃから射出される。射出した光は、投射手段１０５に射出される。

プリズム１０３は、本実施形態では、直角プリズムであったが、直角プリズムに限定されるものではなく、ＲＴＩＲ（ＲｅｖｅｒｓｅＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムやＴＩＲ（ＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムであってもよい。

反射型表示素子１０４は、例えば、光変調素子であるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）である。反射型表示素子１０４は、入射した赤色光、緑色光および青色光を、それぞれ赤色映像信号、緑色映像信号および青色映像信号に従って変調する。それによって赤色、緑色、青色の画像が順次表示され、人間の目にはそれらが合成されてカラー画像として認識される。なお、反射型表示素子としては、他に、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｏｎＳｉｌｉｃｏｎ）などを用いても良い。

投射手段１０５は、複数のレンズ群を鏡筒と呼ばれる筒状の外装によりまとめたものであって、反射型表示素子１０４で生成された画像光を入射し、スクリーン１０６に投射するものである。

スクリーン１０６は、透明樹脂（例えばポリカーボネート）からなり、光射出面には微細な凹凸が形成されており、投射手段１０５からの画像光を実像として結像させるものである。

偏光部材１０７は、偏光板であり、前記照明手段と反射型表示素子１０４との間に設けてある。特に、本実施形態のように、プリズム１０３を設けた場合は、前記照明手段とプリズム１０３との間に設けてある。偏光部材１０７は、前記照明手段から入射した光を一方向の偏光のみ透過するものであり、本実施形態では、被投影部材であるウインドシールド１３に対してＳ偏光（図２の法線方向に振動する成分を含んだ光）で投射するように偏光するものである。

表示光拡大部材１０８は、マイクロレンズアレイであり、スクリーン１０６に設けられている。投射手段１０５から出射した画像光を拡大するものである。偏光部材１０７にて偏光されたＳ偏光の偏光方向を偏光することなく画像光を拡大することができる。

偏光部材１０９は、偏光板であり、ウインドシールド１３とスクリーン１０６との間に設けてある。偏光部材１０９は、偏光部材１０７にて、Ｓ偏光に偏光された画像光のみ透過するものであり、ウインドシールド１３に対してＳ偏光（図２の法線方向に振動する成分を含んだ光）で投射するように偏光するものである。

位相差部材１１０は、λ／４板であり、偏光部材１０９と合わせて、円偏光板を構成する。ここで、太陽光等の外光が、投射型表示装置１１内に入射し、その後、所定の光路を経て偏光部材１０９へと照射されることが考えられるが、この場合、偏光部材１０９へと照射される外光は、偏光部材１０９を通ることで、直線偏光に変換され、さらに、その直線偏光が、位相差部材１１０を通ることで円偏光に変換され、それが、プリズム１０３で反射する際、光の進む側から見た円偏光の向きが逆になり、その反射円偏光が、位相差部材１１０を通って直線偏光になると、その反射直線偏光（反射光）は、入射時の直線偏光と直交する方向となるので、偏光部材１０９を通過できない。

このように偏光部材１０９と位相差部材１１０で前記反射光を遮ることにより、表示像Ｖの表示エリアにプリズム１０３が見えてしまうという不具合が解消され、表示像Ｖの視認性を向上させることが可能となる。

位相差部材１１１は、λ／４板であり、偏光部材１０７と反射型表示素子１０４との間に設けてある。この位相差部材１１１は、スクリーン１０６とウインドシールド１３との間に設けた位相差部材１１０によって、前記照明手段からの光が、ウインドシールド１３の直前では、１／４に減少してしまうので、前記照明手段直後に配置している偏光部材１０７に、位相差部材１１１を追加し、前記照明手段からの光の減少を半分に抑えるものである。

以上のように、前記照明手段と反射型表示素子１０４との間に偏光部材１０７を設けたことによって、前記照明手段から射出される光を、被投影部材であるウインドシールド１３に対してＳ偏光に偏光し、照明光学系と表示素子との間で迷光が発生することを抑制することができる。また、偏光部材１０７を透過したＳ偏光が、被投影部材であるウインドシールド１３に対してＳ偏光（図２の法線方向に振動する成分を含んだ光）で投射することによって、ウインドシールド１３で良好に反射され、コントラストの低下を抑制することができる。

以上のような構成により、迷光を抑え、コントラストを向上させることが可能な投射型表示装置を提供することができる。

本発明は、表示像を投射する投写型表示装置、特に、表示素子に反射型の表示素子を使用する投写型表示装置に利用可能である。

１１投射型表示装置
１２ダッシュボード
１３ウインドシールド
１４車両運転者
１０１Ｒ赤色光源
１０１Ｇ緑色光源
１０１Ｂ青色光源
１０２Ｒダイクロイックミラー
１０２Ｇダイクロイックミラー
１０２Ｂミラー
１０３プリズム（光学部材）
１０４反射型表示素子
１０５投射手段
１０６スクリーン（結像部材）
１０７偏光部材
１０８マイクロレンズアレイ（表示光拡大部材）
１０９偏光部材
１１０位相差部材
１１１位相差部材
Ｌ表示光

Claims

照明光を発する照明手段と、前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記反射型表示素子で反射された前記照明光を表示光として投射する投射手段と、前記投射手段が投射した前記表示光を投影する結像部材と、を備えた投射型表示装置において、前記照明手段と前記反射型表示素子との間に偏光部材を設けるとともに、前記結像部材に前記表示光を拡大する表示光拡大部材を設けたことを特徴とする投射型表示装置。
前記結像部材を前記表示光拡大部材としたことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記表示光拡大部材がマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
前記結像部材に投影された前記表示光が投影される被投影部材と前記結像部材との間に偏光部材と位相差部材とを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の投射型表示装置。