JP2563892B2

JP2563892B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2563892B2
Application number: JP7069010A
Authority: JP
Inventors: 富雄曽根原; 修二有賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPH07294869A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数枚の像形成用の透過
型ライトバルブを用いた投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投射型表示装置として例えば特開
昭５８−１５０９３７号公報に開示されているものがあ
るが、これは３個の反射型ライトバルブで形成される画
像を偏光ビームスプリッタ及びダイクロイックミラーに
よって合成し、スクリーン上に投射するものであった。
また、本発明の出願前に出願されその後出願公開された
特開昭６０−１７９７２３号公報に開示されているもの
があるが、これは３個の透過型ライトバルブで形成され
る画像をダイクロイックミラーによって合成し、スクリ
ーン上に投射するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５８−
１５０９３７号公報に開示されているものは、ライトバ
ルブが反射型であるために、第１にライトバルブ表面に
おける非変調光の反射がコントラストの低下を招き、第
２に入射光と出射光の分離のため偏光ビームスプリッタ
が必要不可欠であり、光学系が複雑であった。また、ラ
イトバルブが陰極線管（ＣＲＴ）の光によって制御され
るために大がかりな装置であった。また、特開昭６０−
１７９７２３号公報に開示されているものは、上記問題
点はないものの、色分離手段及び色合成手段のダイクロ
イック光学要素はいずれも直角に配置されているため
に、色分離手段のダイクロイック光学要素で反射された
後に色分離手段を出射する２つの色光は逆方向に出射し
両側にはりだした大がかりな光学系となってしまう。更
に、光学ユニットが平面配置され、かつ、色分離手段及
び色合成手段のダイクロイック光学要素はいずれも直角
に配置されているために、光源からライトバルブまでの
距離及び光源から投射光学手段までの光学的距離が各原
色光で異なり、色むらが大きいという問題点があった。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決したも
のであり、コントラストが高く、色むらの少ないコンパ
クトな投射型表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る投射型表示
装置は、光源と、光源からの光を分離する色分離手段
と、色分離手段により分離された各色光を変調する複数
の透過型液晶ライトバルブと、各透過型液晶ライトバル
ブにより変調された各色光を合成する色合成手段と、そ
の色合成手段により合成された光を投射する投射光学手
段とを備える投射型表示装置において、各透過型液晶ラ
イトバルブは偏光手段を有し、偏光手段の偏光軸の方向
を各色光に応じて調整してホワイトバランス調整を行
う。

【０００６】

【作用】本発明においては、光源光は色分離手段により
複数の色光に分離される。次に、色光に対応した透過型
液晶ライトバルブによって画像形成が行なわれ、色光は
変調を受ける。透過型液晶ライトバルブを用いた結果、
投射光からライトバルブ表面の反射光の影響を除くこと
ができ、投射画像のコントラストが向上する。また、液
晶の電気光学効果を用いた画像表示パネルを採用し、動
画表示が可能となる。他にもＰＬＺＴのような電気光学
結晶を用いることができるが、いずれにしろＣＲＴ光書
き込み型の反射型ライトバルブに比べ、光の透過を制御
する薄板状のコンパクトな形状であり、装置全体をコン
パクトに構成できる。次に、変調が施された各色光は色
合成手段によって合成される。

【０００７】このように光源光を複数の色光に分離し、
変調、合成することから、各色光に対応した光源は不要
であり、単一光源で済む。そして、合成された色光は、
投射レンズによりスクリーンに結像する。

【０００８】本発明は上述のように作用するが、特に本
発明の特徴点に着目すると、透過型液晶ライトバルブに
は偏光手段がそれぞれ設けられ、偏光手段の偏光軸の方
向を各色光に応じて調整してホワイトバランス調整を行
う。このため、例えばスクリーンの反射特性や外部の照
射環境によってスクリーン上に再現される色バランスが
変化しても、投射光の色バランスを調整することで、ス
クリーン上で再現される色バランスを簡単に適正化する
ことができ、色再現性を高くすることができる。また、
製品間に生ずる光学系のばらつきのために各色光毎に色
バランスが異なっても、その色バランスを簡単に補償す
ることができ、そのため製品間の色再現性の機差（ばら
つき）を小さくすることができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明によるフルカラー投射型表示装
置の照明構造を示すものである。青光を反射するダイク
ロイックミラー（Ｂミラー）１、及び赤光を反射するダ
イクロイックミラー（Ｒミラー）２が図示のようにそれ
ぞれ２枚ずつ配置されており、これらは入射光束の分離
及び合成を行っている。３は光束の方向を曲げるための
ミラーである。４は赤、緑、青に対応した画像を形成す
る透過型ライトバルブである。ここではアクティブマト
リクス（薄膜トランジスタマトリクス等）駆動による液
晶パネルに用いた。５はコンデンサーレンズ、６は投射
レンズ、７は光源である。この図１の実施例の照明系に
は、ケーラー照明、クリティカル照明などを採用するこ
とができる。

【００１０】なお、図１の光源７側に配置されたダイク
ロイックミラー（Ｂミラー）１及びダイクロイックミラ
ー（Ｒミラー）２は本発明の色分離手段を構成してお
り、これらは図示のように相互に平行に配置されてい
る。また、図１の投射レンズ６側に配置されたダイクロ
イックミラー（Ｂミラー）１及びダイクロイックミラー
（Ｒミラー）２は本発明の色合成手段を構成しており、
これらも相互に平行に配置されている。そして、色分離
手段及び色合成手段を構成しているダイクロイックミラ
ー（Ｂミラー）１及びダイクロイックミラー（Ｒミラ
ー）２は全て相互に平行に配置されている。また、光源
７から各透過型ライトバルブ４までの光学的な距離はそ
れぞれ等しくなるように光学系が配置され、各透過型ラ
イトバルブ４から投射レンズ６までの光学的な距離もそ
れぞれ等しくなるように光学系が配置されている。更
に、図１に示されるように、光源７から投射レンズ６ま
での光学要素は全て平面的に配置されている。

【００１１】次に作用を説明する。図１に示すように光
源７は白色光（例えばハロゲンランプ）を発し、コンデ
ンサーレンズ５により集光される。ダイクロイックミラ
ー２に入射した白色光は赤（Ｒ）光とその他の色光に分
解され、赤（Ｒ）はダイクロイックミラー２で反射され
た後更にミラー３で反射されて透過型ライトバルブ４に
入射する。また、ダイクロイックミラー２を透過したそ
の他の色光がダイクロイックミラー１に入射すると、青
（Ｒ）光はダイクロイックミラーｘで反射された後に更
にミラー３で反射されて透過型ライトバルブ４に入射す
る。このとき、ダイクロイックミラー１からは緑（Ｇ）
光が透過し、それもミラー３で反射されて透過型ライト
バルブ４に入射する。この透過型ライトバルブ４は、投
射レンズ６にスクリーンに結像する位置に配置されてい
る。透過型ライトバルブ４は各色光に対応した画像を形
成する。この場合は赤、緑、青のビデオ信号を各液晶パ
ネルに供給し、単色の動画像を形成する。駆動及び液晶
パネルの詳細は日経エレクトロニクスNo. ３５１（１９
８４）Ｐ．２１１に記載したものに準じている。また、
各色の液晶パネルは表示画像がスクリーン上で合致する
ように、位置合せがされている。

【００１２】ダイクロイックミラー１，２は色光の分離
合成機能があればよいが、誘電体薄膜の反射には必ず偏
光作用が生じる。図１の実施例では赤光、青光は垂直方
向の偏光成分が多く、緑光は水平方向の偏光成分が多
い。このため、偏光板を使用する電気光学効果モードで
は偏光板の方向を適宜調整する必要がある場合がある。
例えばＴＮ（９０°ツイストしたネマチック液晶）液晶
表示モードを使用した場合には、最も有効に光束を利用
するためには、図１でＲパネルとＢパネルの入射側偏光
板の透過軸を垂直に、Ｇパネルの透過軸は水平にすると
よい。また、ホワイトバランス調整、つまり各色の強度
調整を偏光板の方位設定で行うこともできる。

【００１３】こうして透過型ライトバルブ４によって画
像変調された色光は、再びダイクロイックミラー１，２
に入射する。図１に示すように可逆的に赤、緑及び青光
は合成され、合成された光は投射レンズ６によってスク
リーン（図示せず）上に投射され、結像する。

【００１４】なお、図１の実施例においては図示のよう
に投射レンズ６が１個で済み、投射倍率や投射距離を変
える場合には、各色画像間のコンバーゼンス調整が不要
であるという利点がある。ところで、上述の実施例は透
過型ライトバルブとして液晶パネルを用いたが、電気光
学効果を用いたライトバルブであれば、ＰＬＺＴ等の透
光性セラミックなども用いることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、光源と、光
源からの光を分離する色分離手段と、色分離手段により
分離された各色光を変調する複数の透過型液晶ライトバ
ルブと、各透過型液晶ライトバルブにより変調された各
色光を合成する色合成手段と、その色合成手段により合
成された光を投射する投射光学手段とを備える投射型表
示装置において、各透過型液晶ライトバルブは偏光手段
を有し、偏光手段の偏光軸の方向を各色光に応じて調整
してホワイトバランス調整を行うようにしたので、次の
ような優れた効果が得られている。

【００１６】ａ）投射光からライトバルブ表面の反射光
の影響を除くことができ、表示画像のコントラストが高
い。ｂ）ライトバルブへの入射光とライトバルブからの出射
光の光路を偏光状態の違いによって分離するための偏光
ミラーが不用であり、光学系が簡単になる。ｃ）光源からの光が偏光であるか無偏光であるかを問わ
ず色分離と色合成を可逆的に行うことができ、例えば電
気光学効果を利用した液晶や結晶のような種々のライト
バルブを用いることができる。ｄ）ライトバルブに設けられた偏光手段の偏光軸は各色
光に応じて調整され、ホワイトバランス調整をするの
で、スクリーンの反射特性や外部の照射環境によってス
クリーン上に再現される色バランスが変化しても、投射
光の色バランスを調整することで、スクリーン上で再現
される色バランスを簡単に適正化することができ、色再
現性を高くすることができる。また、製品間に生ずる光
学系のばらつきのために各色光毎に色バランスが異なっ
ても、その色バランスを簡単に補償することができ、そ
のため製品間の色再現性の機差（ばらつき）を小さくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のフルカラー投射型表示装置
の照明構造を示した図である。

【符号の説明】

１……赤反射ダイクロイックミラー２……青反射ダイクロイックミラー３……ミラー４……透過型ライトバルブ５……コンデンサーレンズ６……投射レンズ７……光源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光を分離する色分
離手段と、該色分離手段により分離された各色光を変調
する複数の透過型液晶ライトバルブと、該各透過型液晶
ライトバルブにより変調された該各色光を合成する色合
成手段と、該色合成手段により合成された光を投射する
投射光学手段とを備える投射型表示装置において、前記
各透過型液晶ライトバルブは偏光手段を有し、前記偏光
手段の偏光軸の方向を該各色光に応じて調整してホワイ
トバランス調整を行うことを特徴とする投射型表示装
置。