JP2755256B2 - カラー表示装置 - Google Patents

カラー表示装置

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JP2755256B2
JP2755256B2 JP8252089A JP25208996A JP2755256B2 JP 2755256 B2 JP2755256 B2 JP 2755256B2 JP 8252089 A JP8252089 A JP 8252089A JP 25208996 A JP25208996 A JP 25208996A JP 2755256 B2 JP2755256 B2 JP 2755256B2
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light
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cross shape
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弘 鎌倉
武志 小野
章隆 矢島
富雄 曽根原
旬一 中村
修二 有賀
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、複数枚の像形成用
のライトバルブを用いたカラー表示装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のカラー表示装置は、特開昭58−
150937号公報に開示されているように、反射型ラ
イトバルブと、ダイクロイックミラーによって単色の画
像を合成するものであった。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従未の技術で
は以下の問題点を有する。 【0004】第1に反射型ライトバルブであり、ライト
バルブ表面の反射がコントラストの低下を招く。第2に
ライトバルブが陰極線管(CRT)の光によって制御さ
れるため大がかりな装置となる。第3にダイクロイック
ミラーは優れた偏光分離性能を持たなくてはならなかっ
た。 【0005】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、コントラストに優
れ、光源光の利用効率の高いコンパクトな投写型カラー
表示装置を提供するところにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明のカラー表示装置
は、光源と、該光源からの光が分離されてなる3つの色
光をそれぞれ変調する3つのライトバルブと、該3つの
ライトバルブにより変調された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写する投写
光学手段とを有するカラー表示装置において、前記色合
成手段は、4個の直角プリズムの直角部を互いに対向さ
せて該直角部を挟む面により十字形状をなすように構成
し、該十字形状をなす内面に沿って異なる2種類の色光
選択反射層を十字形状をなすように配置する光学プリズ
ムを有し、前記3つのライトバルブは、前記光学プリズ
ムの4つの外側面のうちの3つの外側面にそれぞれ隣接
して配置されてなり、それぞれの該ライトバルブには前
記光源からの光を平行光にして入射し、該ライトバルブ
から出射された光が前記光学プリズムの外側面にほぼ垂
直に入射されるように構成されることを特徴とする。 【0007】 【0008】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例における
投写型表示装置の原理図を示したものである。 【0009】光源1から発散した光はコンデンサレンズ
2によりコリメートされ、ライトバルブ3に光を照射
し、投写レンズ4により拡大投写し、スクリーン5上に
画像を結像する。 【0010】図2は、本発明の光源についての詳細図で
あり、aが照明系の構成図で、bがリフレクタの分光特
性を示すグラフである。 【0011】ランプ10は、ハロゲンランプもしくはメ
タルハライドランプ、キセノンランプ等の高演色性ラン
プで、楕円ミラー11は、点発光部12を第1焦点F1
に重なるように合せ、第2焦点F2に集光させ、コンデ
ンサレンズ13による光束14はコリメートされる。楕
円ミラー11は、コールドミラーで作られ、グラフbに
示す如く、赤外光線を透過させるために、照明系の前面
には、熱が伝わりにくく構成してある。 【0012】図3は、本発明の実施例における、キュー
ブプリズムの構成図で、aが直角プリズムの斜視図、b
がキューブプリズムの組立方法を表わした図である。 【0013】直角プリズム20は、直角を狭む2辺にそ
れぞれダイクロイックミラーの赤反射、青反射の層を、
蒸着、もしくはスパッタで作成し、4個のプリズムをb
のように組み合せ、それぞれのプリズムの接着には、パ
ルサム及び合成接着剤の屈折率がn=1.52〜1.5
4程度の接着剤により、光学的接着を行ない、キューブ
プリズムを組立てる。 【0014】図4は、本発明の実施例におけるキューブ
プリズムの色分離を示す図で、aに概念図と、bに分光
特性を示す。 【0015】キューブプリズム30に白色光31をプリ
ズム面にほぼ垂直に入射させると、それぞれの選択反射
膜により、赤、青、緑の3原色に色分離が行われる。分
光特性は、bに示す如く、それぞれの色のフィルタ特性
は、急峻な特性が得られ、色光分離の特性は極めて良
い。又、入射面は、MgF2 、Zr02 等の多層反射防
止膜をコーティングすることにより更に光の有効活用が
可能となる。 【0016】図5は、本発明による投写型カラー表示装
置の全体の構成図を表わしたもので、aは正面図で、b
は平面図、cは側面図である。 【0017】光源40から出射した白色光は、コンデン
サレンズ41によりコリメートされ、第lのキューブプ
リズム42に入射し、赤、青、緑の3色に色分解され
る。分解された色光はミラー43により、方向を曲げら
れ、透過形ライトバルブ44に入射する。ライトバルブ
44は、投写レンズ46により結像する位置に配置され
ている。 【0018】ライトバルブ44は、3枚それぞれ、赤、
青、緑の画像に対応した光の透過性を示し、加法混色に
より、それぞれの表示画像がスクリーンで合成される様
に、第2のキューブプリズム45で色光合成され、投写
レンズ46によりスクリーンに投影される。 【0019】ライトバルブ44の駆動方式は、日経エレ
クトロニクスNo.351(1984)P211に記載
したものに準じている。ライトバルブに液晶の電気光学
効果を用いた画像表示パネルを採用し、特にアクテイブ
マトリクス型のものを用いると、コントラスト1:30
位が用意に得られる。また、PLZTや電気泳動などの
光スイッチ素子を用いれば薄型なライトバルブであるた
め、装置がコンパクトになる。光学プリズムは、ライト
バルブによりそれぞれ変調された赤・緑・青の画像色光
を合成する。光学プリズムの色光選択反射膜層は、ライ
トバルブからの色光を合成するだけで良く、従来必要で
あった偏光成分を限定する性能は不要である。 【0020】図6は、本発明による投写型カラー表示装
置の他の実施例の全体の構成図を示したものでaは正面
図、bは平面図、cは側面図である。 【0021】光源50から出射した白色光は、コンデン
サレンズ51によりコリメートされ、第1のキューブプ
リズム52に入射し、赤、青、緑の3色に色分離され
る。分解された色光はミラー53により、方向を曲げら
れ、透過形ライトバルブ54に入射する。ライトバルブ
は投写レンズ56により結像する位置に配置されてい
る。 【0022】第2のキューブプリズム55は、色合成プ
リズムでライトバルブの透過を合成する。 【0023】本実施例によれば、以下の効果がある。 【0024】(a)ライトバルブとして透過型のものを
用いているため、ライトバルブ表面で反射する非変調光
を除去できコントラストがよく、また、入射光と反射光
を分離するための偏光ビームスプリッタが不要であり光
学系をコンパクトに構成することができる。 【0025】(b)3本の各色光は1本の光束に合成さ
れるため、その1本の光束についてのみフォーカス調整
等を行えばよく、3色毎の調整は不要になり、調整が簡
単になる。 【0026】(c)入射光に応じた色光選択反射層を用
いることができるため、各ライトバルブを任意に開閉す
ることによって、自由な色の組み合わせの色合成ができ
る。 【0027】(d)色合成手段に2種類の色光選択反射
膜を十字状に配置した(クロス配置)光学素子を用いた
ものを採用したことにより、2種類の色光選択反射膜を
山形状に配置(山形配置)したものに比べて、ライトバ
ルブと色合成手段の出口までの距離を短くすることがで
きる。従って、本願発明のカラー表示装置の後段に組み
合わせる光学要素までの距離を短くでき、設計の自由度
が増す。 【0028】(e)また、クロス配置の光学素子として
光学プリズム(プリズム方式)のものを用いたことによ
り、ミラーを十字状に組み合わせた(ミラー方式)のも
のに比べて媒質の屈折率の違いにより光学的距離をかせ
げるため、ライトバルブと色合成手段の出口までの距離
をさらに短くすることができる。 【0029】(f)上記した光学プリズムの各外側面に
ライトバルブを配置したことにより、光学プリズムと3
色のライトバルブの位置関係が簡素になり、部品点数も
少なくなる。したがって、3色のライトバルブの光学的
位置ずれに対する調整を簡単にすることができる。 【0030】(g)上記した光学プリズムの各外側にラ
イトバルブを配置したプリズム方式を採用したことによ
り、ライトバルブを透過した光は光学プリズムの外側面
に対してほぼ垂直に入射するため、光学素子(ミラー)
表面に対してほぼ45度の角度で入射するミラー方式の
もの比べて、素子表面で反射してしまう光を少なくでき
る。そのため、光の利用効率がよく、迷光も少なくな
る。また、ミラー板内部での多重反射やミラー板表面で
の屈折の影響をなくし、ライトバルブの画像を劣化させ
ない。 【0031】 【発明の効果】上述のように本発明によれば、以下の如
き顕著な効果を奏することができる。 (a)3つのライトバルブにより変調された色光を合成
する色合成手段として、4個の直角プリズムの直角部を
互いに対向させて直角部を挟む面により十字形状をなす
ように構成し、該十字形状をなす内面に沿って、異なる
2種類の色光選択反射層を十字形状をなすように配置す
る光学プリズムを用いたので、以下の効果が得られる。 3つの色光は1本の光束に合成されるため、その1本
の光束についてのみフォーカス調整を行えばよく、3色
毎のフォーカス調整は不要となり、フォーカス調整が簡
単になる。 2種類の色光選択反射膜を十字状に配置したので、互
いに交差しない分離された複数の色光選択反射層ミラー
により色光を合成するものに比べ、ライトバルブから投
写光学手段までの距離が短くなり、装置を小型化するこ
とができる。 屈折率の高い光学プリズムが投写光学手段とライトバ
ルブの間に配置されたことにより、投写光学手段の焦点
位置(バックフォーカス)が短くなるので、投写光学手
段からの投写画像は大きく拡大投写することができる。
従って、ライトバルブから投写光学手段までの距離が短
くなって装置が小型化できるだけでなく、小型の装置に
より拡大投写が可能となる。 投写光学手段から遠い位置にライトバルブが配置され
ると、ライトバルブどうしの位置合わせの調整における
移動量が大きくなってしまうが、光学プリズムの外側に
隣接してライトバルブを配置し、投写光学手段より遠く
ない位置にライトバルブが配置されるので、ライトバル
ブどうしの位置合わせの調整量が少なくて済み、調整が
簡単になる。 (b)色合成手段の光学プリズムは、その外側面に合成
される色光をほぼ垂直に光入射するようにしたので、外
側面での反射光による光損失が少なくなり、且つ色光選
択反射層にはほぼ45°で光入射されるので、色光選択
反射層での反射特性が良好となってここでの光損失も低
減されて、光源光を効率良く色合成することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による投写型表示装置の原理図。 【図2】本発明の光源についての詳細図で、aは照明系
の構成図、bはリフレクタの分光特性図。 【図3】本発明のキューブプリズムの構成図で、aは直
角プリズムの斜視図、bはキューブプリズムの組立方法
図。 【図4】本発明のキューブプリズムの色分錐を示し、a
はキューブプリズムの色分離の概念図、bはキューブプ
リズムの色分離の分光特性図。 【図5】本発明の投写型力ラー表示装置の全体の構成図
でaは正面図、bは平面図、cは側面図。 【図6】本発明の投写型カラー表示装置の他の実施例の
構成図で、aは正面図、bは平面図、cは側面図。 【符号の説明】 1・・光源 2・・コンデンサレンズ 3・・ライトバルブ 4・・投写レンズ 5・・スクリーン 42・・第lのキューブプリズム 43・・ミラー 45・・第2のキューブプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根原 富雄 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (72)発明者 中村 旬一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (72)発明者 有賀 修二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 株式 会社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特開 昭60−3291(JP,A) 特開 昭58−97983(JP,A) 特開 昭57−5488(JP,A) 特公 昭39−20049(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 9/31 G02F 1/13 505 G03B 33/12 G09F 9/00 360

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 光源と、該光源からの光が分離されてなる3つの色光を
    それぞれ変調する3つのライトバルブと、該3つのライ
    トバルブにより変調された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写する投写光
    学手段とを有するカラー表示装置において、 前記色合成手段は、4個の直角プリズムの直角部を互い
    に対向させて該直角部を挟む面により十字形状をなすよ
    うに構成し、該十字形状をなす内面に沿って異なる2種
    類の色光選択反射層を十字形状をなすように配置する光
    学プリズムを有し、 前記3つのライトバルブは、前記光学プリズムの4つの
    外側面のうちの3つの外側面にそれぞれ隣接して配置さ
    れてなり、それぞれの該ライトバルブには前記光源から
    の光を平行光にして入射し、該ライトバルブから出射さ
    れた光が前記光学プリズムの外側面にほぼ垂直に入射さ
    れるように構成されることを特徴とするカラー表示装
    置。
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JPS575488A (en) * 1980-06-12 1982-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Television picture projector
JPS5897983A (ja) * 1981-12-07 1983-06-10 Sony Corp 投写形デイスプレイ装置
JPS603291A (ja) * 1983-06-21 1985-01-09 Seiko Epson Corp 投写式液晶表示装置

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