JP2842419B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
投射型表示装置Info
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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ラ
イトバルブを用いた投射型カラー表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のライトバルブ方式の投射型カラー
表示装置は、特開昭５８−１５０９３７号（ＵＳ特許３
３４６８０号、３３４６８２号）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投射するもの、ＳＩＤ‘７５ダイジ
ェスト，Ｐ．２４、ＳＩＤ’７２ダイジェスト，Ｐ．６
２，オプトロニクス（１９８５）Ｎｏ．４，Ｐ．７３に
記載の油膜ライトバルブ方式などがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前者の反射型ライトバ
ルブ方式は、第１に反射型のライトバルブであるために
表面での反射光による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）の光によってアド
レスされるため、大がかりな装置となる。第３にダイク
ロイックミラーは色分離特性の他に入射光と出射光を分
離するための優れた偏光分離特性を要求されていた。 【０００４】後者の油膜ライトバルブ方式は、装置が大
がかりで、高価であり、寿命や光の利用効率の点で充分
とはいえなかつた。 【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射型力ラー
表示装置を提供することにある。また、別の目的は、ス
クリーン上での色再現性が高く、製品間での色再現性の
機差の少ない投射型表示装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、該光
源からの光を複数の色光に分離する分離手段と、該分離
手段により分離された複数の色光のうちの対応する色光
を各々変調する複数の透過型ライトバルブと、該複数の
透過型ライトバルブにより各々変調された色光を合成す
る合成手段と、該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であって、前
記複数の透過型ライトバルブは、入射光角度依存性を有
する消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入
射面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の
光線透過方向に対して０〜４５°傾斜するように設定
し、前記合成手段により合成された光の出射方向に沿っ
て、前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特
徴とする。 【０００７】また、光源と、該光源からの光を複数の色
光に分離する分離手段と、該分離手段により分離された
複数の色光のうちの対応する色光を各々変調する複数の
透過型液晶ライトバルブと、該複数の透過型液晶ライト
バルブにより各々変調された色光を合成する合成手段
と、該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であって、前記複数の透
過型液晶ライトバルブは、ツイステッドネマチック型液
晶モードの液晶パネルを有し、入射光角度依存性を有す
る消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入射
面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光
線透過方向に対して０〜３０°傾斜するように設定し、
前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する。 【０００８】 【発明の実施の形態】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と赤光を反射
するダイクロイックミラ−（Ｒミラー）２をクロス状に
組み合わせ、入射光束の分離と合成を行なっている。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を用いた。 【０００９】図２は投射光学系を含む全体の構成図であ
る。簡単のため緑色だけを描いてある。照明系として
は、ケーラー照明、クリティ力ル照明、テレセントリツ
ク照明などを採用することができる。５はコンデンサー
レンズ、６は投射レンズ、７は光源、９はスクリーンで
ある。 【００１０】次に作用を説明する。図２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
−１，２に入射した白色光８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）光に分解される。分離された色光は、ミラー３
によって方向を曲げられ、透過型ライトバルブ４に入射
する。ライトバルブ面は入射光を有効に透過させるため
に、減反射コーティングを施されている。ライトバルブ
はスクリーン９に投射レンズ６によって結像する位置に
置かれている。ライトバルブ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１８を各
液晶パネルに供給し、単色の図画像を形成した。 【００１１】 【表１】【００１２】液晶パネルはツイステッドネマチック（以
下ＴＮと称する）液晶モードを用いている。表１に示す
波長依存性から、△ｎ＝１．５のネマテック液晶を用い
て、２番目のピークに合わせると、赤ライトバルブの液
晶層厚は８．４μｍの、緑ライトバルブの液晶層厚は
７．１μｍ、青ライトバルブの液晶層厚は５．８μｍの
に設定した。なお投射光が照射された後の定常温度を考
慮して各液晶層厚は決められている。 【００１３】またＴＮ液晶モードは消光比、の入射光角
度依存性があるために、図３に示すように入射光をライ
トバルブ面に対し法線より傾けて配置するとさらに有効
である。しかしこの場合、投射レンズの光軸から外れる
ために、結像位置が光軸から外れたり、台形に結像す
る。投射レンズの特性、結像範囲を考慮してライトバル
ブの傾き角は決められるが、我々がここで用いたＴＮ液
晶モードの場合、０〜３０゜の範囲が実用的であった。 【００１４】ここで図６を参照しながらＴＦＴ液晶パネ
ルの駆動を簡単に説明する。液晶パネルは交流駆動が必
要なため、ビデオ信号（１８）は１フィールド（１Ｆ）
ごとに極性反転回路（１０）により反転を行なってい
る。同期制御回路はＶＣＯ（１１）、ループフィルタ−
（１２）、位相比較器（１３）、分周器（１４）から成
り、Ｘ．Ｙのクロック．データ、及び、１Ｆ信号を発生
する。液晶パネル（４）にはＸ側シフトレジスター（１
５）それによってビデオ信号を各画素に分配するトラン
スミッションゲート（１７）、Ｙ側シフトレジスター
（１６）が結線されている。 【００１５】Ｘ側シフトレジスターはＴＦＴの列方向、
Ｙ側シフトレジスターは行方向のアドレスを行なう。 【００１６】これによりビデオ信号に対応した画素電圧
が、ＴＦＴ液晶画素に与えられ、画素表示を行なうこと
ができる。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（１９８４）Ｐ．２１１やＳＩ
Ｄ’８３ ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ．１５６に記載したものに
準じている。 【００１７】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。 【００１８】Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を合成し、フルカラー
表示を行なう場合等は、ミスコンバーゼンスが生じると
色ずれや、カラーゴーストとして表示されてしまう。特
にマトリクスパネルを用いる場合は、画素ピッチ以下で
の位置合せが望まれる。また、各色の面素ピッチが等し
い場合には、半画素程度を規則正しく変位させることに
よって、単色パネル以上に高解像変化をすることができ
る。 【００１９】図１からも明らかなように、Ｇパネル像に
対し、Ｒパネル像、Ｂパネル像は左右鏡像関係にある。 【００２０】本発明のダイクロイックミラーは色光の分
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。つまり図１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、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。 【００２１】また、本発明では、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なっ
ている。 【００２２】こうして透過型ライトバルブによって画像
変調された色光は、再びダイクロイックミラ−群に入射
する。図１に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成さ
れ、投射レンズ６によってスクリーン９上に投射、結像
する。 【００２３】ダイクロイックミラーは図１以外の配置も
用いることができる。図４、図５はその構成例である。
図４、図５の場合は同一平面上にダイクロイックミラ
−、ライトバルブ、投射光学系を配置している。このた
め図１の例に比べ薄型のシステムを構成できる。 【００２４】図４のダイクロイックミラー（１）、
（２）は十字状に構成する必要がない簡便なシステムと
なっている。また色光を折り曲げるためのミラー（３）
も、ダイクロイックミラーと同一の平面上に配置されて
いる。図１の場合と同様（５）はコンデンサーレンズ、
（４）はライトバルブ（６）は投射レンズである。 【００２５】図５は図１の場合に用いた十字状のダイク
ロイックミラーを平面的に配置したものである。図５の
システムの特徴はライトバルブ（４）と光源（７）、コ
ンデンサーレンズ（５）との間の光路長が、赤光と緑
光．青光と緑光で異なっていることである。また、ダイ
クロイックミラ−（１）、（２）で反射される赤光、青
光は、紙面に対し垂直な偏光成分が多いため、光線方向
変更のためのミラー（３）での反射効率を高めることが
できる。 【００２６】また各色光に対するラィトバルブ（４）の
位置は、図４、図５の場合も図１と同様、各色共、投射
レンズ６に対し光学的に等距離な結像位置になければな
らない。 【００２７】また図２，図３，図４，図５に示すように
本システムは投射レンズが１つで済み、投射倍率や投射
距離を変える場合に、各色画像間のコンバーゼンス調整
が不要である利点もある。 【００２８】次に、本実施例に於ける効果を述べる。光
源光は第１のダイクロイックミラー群で複数の色光に分
離される。次に、色光に対応した透過型ライトバルブに
よって画像形成が行なわれ、色光は画像変調を受ける。
透過型ライトバルブを用いた結果、反射型ライトバルブ
では避けられないライトバルブ表面の反射光の影響を投
射光から除くことができ、投射画像のコントラストが向
上する。また、電気光学効果を用いた画像表示パネルを
採用することによって動画表示が可能となる。ライトバ
ルブとして、液晶やＰＬＺＴのような電気光学材料を用
いることができる。いずれにしろＣＲＴ光書き込み型の
反射型ライトバルブや油膜型ライトバルブに比べ、薄板
状のコンパクトな形状であり、装置全体の構成自由度が
増し、コンパクトにシステムを構成できる。 【００２９】次に画像変調された色光は第２のダイクロ
イックミラー群によって合成される。 このとき第２の
ダイクロイックミラー群は、第１のダイクロイックミラ
ー群の波長分離性能とほぼ等しい性能を有し、分離され
た色光を可逆的に合成する。例えば、赤、緑、青に白色
光を分離する第１のダイクロイックミラー群に対し、第
２のダイクロイックミラー群は、第１のダイクロイック
ミラー群とほぼ同等の赤、緑、青の色光分離特性を有
し、可逆的に赤、緑、青の画像色光を合成する。すべて
のライトバルブが透過であれば合成光は光線色となる。
本発明のダイクロイックミラーの機能としては、色光の
分離だけで十分であり、前記従来技術で必要であった偏
光成分を分離する性能は不要である。 【００３０】このように光源光を色光に分離し、変調、
合成することから、各色光に対応した複数の光源は不要
であり、単一光源で済む。 【００３１】このようにして合成されたカラー画像光
は、投射レンズによりスクリーンに結像する。 【００３２】複数の色光が合成されるため、各色に対応
した画像は正確に配置されている。例えば、赤、緑、青
の３原色光を用いてフルカラー表示を行なう場合、各原
色画像は互いにコンバーゼンスがとられて合成される。 【００３３】また、第１のダイクロイックミラー、第２
のダイクロイックミラーは、異なる色光分離特性を有す
る２枚を十字状に組み合わせることによって、光線から
ライトバルブ、ライトバルブから投射光学系との間の光
路長を短くとることが可能となった。さらにこれらのダ
イクロイックミラ−を平面上に配置することによって、
薄型でコンパクトなシステムを構成できる。 【００３４】透過型ライトバルブは、透過する色光に対
し、消光比の波長依存性を色光の主波長に一致させ、こ
れらを合成投射した画像のコントラストを向上させてい
る。例えば、ツイステッドネマチック液晶モードのリタ
ーダンスによる波長−透過率曲線のピークを各色光の主
波長に一致させる。ゲスト−ホスト液晶モードの二色性
色素の二色性比ピークは各色光の主波長に一致させる。
等がある。表１は主要モードと波長依存性についてまと
めたものである。つまり本発明のライトバルブは各色光
の主波長が表１の波長依存特性に合うように、厚さ、使
用色素というライトバルブ構成上のパラメータを変化さ
せている。 【００３５】また透過型ライトバルブは、透過する色光
の光線透過方向が、ライトバルブ面の法線に対し０〜４
５゜傾いている。つまり、透過型ライトバルブの消光比
の入射光角度依存性に対し、より大きな消光比を得るた
めにライトバルブ面を傾けることを意味している。入射
光角依存性のあるライトバルブモードとしては、例えば
表１のＴＮ液晶モードやゲストーホストモード、複屈折
モード等がある。 【００３６】以上は透過型ライトバルブとしてＴＮ液晶
パネルを用いたが、表１に示したライトバルブのモード
はもちろん用いることが可能である。また表１以外のラ
イトバルブモード、例えば散乱状態−透明状態のスイッ
チング現象、（液晶の動的散乱モード等）や、液晶の記
憶型表示モードも用いることができる。さらに液晶に限
定されることなく、透過型ラィトバルブであれば問題な
く応用することができる。例えばＰＬＺＴ等の透光性セ
ラミックの電気光学効果やエレクトロクロミック、エレ
クトロフオレテイックなども用いることができる。さら
にここでは、赤、緑、青の３色分離合成の実施例を挙げ
たが、２色もしくはさらに多色であっても有効である。 【００３７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光源
光から分離された複数の色光のうちの対応する色光を各
々変調する複数の透過型ライトバルブと、複数の透過型
ライトバルブにより各々変調された色光を合成する合成
手段と、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であって、複数の透過
型ライトバルブは、入射光角度依存性を有する消光比を
大きくするように、各ライトバルブの光入射面の法線
を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光線透過方
向に対して０〜４５°傾斜するように設定し、あるいは
透過型ライトバルブをツイステッドネマチック型液晶モ
ードの液晶パネルを有する透過型液晶ライトバルブとす
る場合は、各ライトバルブの光入射面の法線を、該ライ
トバルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して
０〜３０°傾斜するように設定し、さらに、合成手段に
より合成された光の出射方向に沿って、投射光学手段の
光軸が設定されてなるので、以下の如き顕著な効果を奏
することができる。 【００３８】（ａ）透過型液晶ライトバルブの採用によ
り、反射型ライトバルブで問題となっていたライトバル
ブ表面の反射光の影響を低減し、投射画像のコントラス
トを向上することができる。 【００３９】（ｂ）ライトバルブの消光比が入射光角度
依存性を有すると、入射面に対して垂直に色光を入射さ
せても透過光の消光比（コントラスト）を十分に得られ
ないが、各ライトバルブの光入射面の法線を、ライトバ
ルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して０〜
４５°傾斜するように設定する、あるいはツイステッド
ネマチック型液晶モードの液晶パネルを有する透過型液
晶ライトバルブとする場合には０〜３０°傾斜するよう
に設定することにより、消光比を大きくすることがで
き、投写画像のコントラストを十分に得ることができ
る。また、特定のライトバルブではなく各ライトバルブ
での消光比を大きくしているので、投射画像での色むら
を低減することができる。 【００４０】（ｃ）透過型ライトバルブを透過する色光
に対して傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成
した光の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定
されてなるので、投射光学手段の光軸に対して斜めの角
度をもって配置されたスクリーンに投射画像を結像でき
る、従来にはない新規の投射型表示装置を提供できる。 （ｄ）また、透過型ライトバルブを透過する色光に対し
て傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成した光
の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定されて
なるので、投射画像が台形になって画像が歪んでしまう
が、ライトバルブの傾斜角を０〜４５°あるいは０〜３
０°の範囲にとどめたので、結像ずれを少なくして投射
画像のぼけも少なくし台形化も抑えることができる。
イトバルブを用いた投射型カラー表示装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のライトバルブ方式の投射型カラー
表示装置は、特開昭５８−１５０９３７号（ＵＳ特許３
３４６８０号、３３４６８２号）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投射するもの、ＳＩＤ‘７５ダイジ
ェスト，Ｐ．２４、ＳＩＤ’７２ダイジェスト，Ｐ．６
２，オプトロニクス（１９８５）Ｎｏ．４，Ｐ．７３に
記載の油膜ライトバルブ方式などがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前者の反射型ライトバ
ルブ方式は、第１に反射型のライトバルブであるために
表面での反射光による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）の光によってアド
レスされるため、大がかりな装置となる。第３にダイク
ロイックミラーは色分離特性の他に入射光と出射光を分
離するための優れた偏光分離特性を要求されていた。 【０００４】後者の油膜ライトバルブ方式は、装置が大
がかりで、高価であり、寿命や光の利用効率の点で充分
とはいえなかつた。 【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射型力ラー
表示装置を提供することにある。また、別の目的は、ス
クリーン上での色再現性が高く、製品間での色再現性の
機差の少ない投射型表示装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、該光
源からの光を複数の色光に分離する分離手段と、該分離
手段により分離された複数の色光のうちの対応する色光
を各々変調する複数の透過型ライトバルブと、該複数の
透過型ライトバルブにより各々変調された色光を合成す
る合成手段と、該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であって、前
記複数の透過型ライトバルブは、入射光角度依存性を有
する消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入
射面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の
光線透過方向に対して０〜４５°傾斜するように設定
し、前記合成手段により合成された光の出射方向に沿っ
て、前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特
徴とする。 【０００７】また、光源と、該光源からの光を複数の色
光に分離する分離手段と、該分離手段により分離された
複数の色光のうちの対応する色光を各々変調する複数の
透過型液晶ライトバルブと、該複数の透過型液晶ライト
バルブにより各々変調された色光を合成する合成手段
と、該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であって、前記複数の透
過型液晶ライトバルブは、ツイステッドネマチック型液
晶モードの液晶パネルを有し、入射光角度依存性を有す
る消光比を大きくするように、各ライトバルブの光入射
面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光
線透過方向に対して０〜３０°傾斜するように設定し、
前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する。 【０００８】 【発明の実施の形態】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と赤光を反射
するダイクロイックミラ−（Ｒミラー）２をクロス状に
組み合わせ、入射光束の分離と合成を行なっている。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を用いた。 【０００９】図２は投射光学系を含む全体の構成図であ
る。簡単のため緑色だけを描いてある。照明系として
は、ケーラー照明、クリティ力ル照明、テレセントリツ
ク照明などを採用することができる。５はコンデンサー
レンズ、６は投射レンズ、７は光源、９はスクリーンで
ある。 【００１０】次に作用を説明する。図２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
−１，２に入射した白色光８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）光に分解される。分離された色光は、ミラー３
によって方向を曲げられ、透過型ライトバルブ４に入射
する。ライトバルブ面は入射光を有効に透過させるため
に、減反射コーティングを施されている。ライトバルブ
はスクリーン９に投射レンズ６によって結像する位置に
置かれている。ライトバルブ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１８を各
液晶パネルに供給し、単色の図画像を形成した。 【００１１】 【表１】【００１２】液晶パネルはツイステッドネマチック（以
下ＴＮと称する）液晶モードを用いている。表１に示す
波長依存性から、△ｎ＝１．５のネマテック液晶を用い
て、２番目のピークに合わせると、赤ライトバルブの液
晶層厚は８．４μｍの、緑ライトバルブの液晶層厚は
７．１μｍ、青ライトバルブの液晶層厚は５．８μｍの
に設定した。なお投射光が照射された後の定常温度を考
慮して各液晶層厚は決められている。 【００１３】またＴＮ液晶モードは消光比、の入射光角
度依存性があるために、図３に示すように入射光をライ
トバルブ面に対し法線より傾けて配置するとさらに有効
である。しかしこの場合、投射レンズの光軸から外れる
ために、結像位置が光軸から外れたり、台形に結像す
る。投射レンズの特性、結像範囲を考慮してライトバル
ブの傾き角は決められるが、我々がここで用いたＴＮ液
晶モードの場合、０〜３０゜の範囲が実用的であった。 【００１４】ここで図６を参照しながらＴＦＴ液晶パネ
ルの駆動を簡単に説明する。液晶パネルは交流駆動が必
要なため、ビデオ信号（１８）は１フィールド（１Ｆ）
ごとに極性反転回路（１０）により反転を行なってい
る。同期制御回路はＶＣＯ（１１）、ループフィルタ−
（１２）、位相比較器（１３）、分周器（１４）から成
り、Ｘ．Ｙのクロック．データ、及び、１Ｆ信号を発生
する。液晶パネル（４）にはＸ側シフトレジスター（１
５）それによってビデオ信号を各画素に分配するトラン
スミッションゲート（１７）、Ｙ側シフトレジスター
（１６）が結線されている。 【００１５】Ｘ側シフトレジスターはＴＦＴの列方向、
Ｙ側シフトレジスターは行方向のアドレスを行なう。 【００１６】これによりビデオ信号に対応した画素電圧
が、ＴＦＴ液晶画素に与えられ、画素表示を行なうこと
ができる。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（１９８４）Ｐ．２１１やＳＩ
Ｄ’８３ ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ．１５６に記載したものに
準じている。 【００１７】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。 【００１８】Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を合成し、フルカラー
表示を行なう場合等は、ミスコンバーゼンスが生じると
色ずれや、カラーゴーストとして表示されてしまう。特
にマトリクスパネルを用いる場合は、画素ピッチ以下で
の位置合せが望まれる。また、各色の面素ピッチが等し
い場合には、半画素程度を規則正しく変位させることに
よって、単色パネル以上に高解像変化をすることができ
る。 【００１９】図１からも明らかなように、Ｇパネル像に
対し、Ｒパネル像、Ｂパネル像は左右鏡像関係にある。 【００２０】本発明のダイクロイックミラーは色光の分
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。つまり図１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、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。 【００２１】また、本発明では、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なっ
ている。 【００２２】こうして透過型ライトバルブによって画像
変調された色光は、再びダイクロイックミラ−群に入射
する。図１に示すように可逆的に赤、緑、青光は合成さ
れ、投射レンズ６によってスクリーン９上に投射、結像
する。 【００２３】ダイクロイックミラーは図１以外の配置も
用いることができる。図４、図５はその構成例である。
図４、図５の場合は同一平面上にダイクロイックミラ
−、ライトバルブ、投射光学系を配置している。このた
め図１の例に比べ薄型のシステムを構成できる。 【００２４】図４のダイクロイックミラー（１）、
（２）は十字状に構成する必要がない簡便なシステムと
なっている。また色光を折り曲げるためのミラー（３）
も、ダイクロイックミラーと同一の平面上に配置されて
いる。図１の場合と同様（５）はコンデンサーレンズ、
（４）はライトバルブ（６）は投射レンズである。 【００２５】図５は図１の場合に用いた十字状のダイク
ロイックミラーを平面的に配置したものである。図５の
システムの特徴はライトバルブ（４）と光源（７）、コ
ンデンサーレンズ（５）との間の光路長が、赤光と緑
光．青光と緑光で異なっていることである。また、ダイ
クロイックミラ−（１）、（２）で反射される赤光、青
光は、紙面に対し垂直な偏光成分が多いため、光線方向
変更のためのミラー（３）での反射効率を高めることが
できる。 【００２６】また各色光に対するラィトバルブ（４）の
位置は、図４、図５の場合も図１と同様、各色共、投射
レンズ６に対し光学的に等距離な結像位置になければな
らない。 【００２７】また図２，図３，図４，図５に示すように
本システムは投射レンズが１つで済み、投射倍率や投射
距離を変える場合に、各色画像間のコンバーゼンス調整
が不要である利点もある。 【００２８】次に、本実施例に於ける効果を述べる。光
源光は第１のダイクロイックミラー群で複数の色光に分
離される。次に、色光に対応した透過型ライトバルブに
よって画像形成が行なわれ、色光は画像変調を受ける。
透過型ライトバルブを用いた結果、反射型ライトバルブ
では避けられないライトバルブ表面の反射光の影響を投
射光から除くことができ、投射画像のコントラストが向
上する。また、電気光学効果を用いた画像表示パネルを
採用することによって動画表示が可能となる。ライトバ
ルブとして、液晶やＰＬＺＴのような電気光学材料を用
いることができる。いずれにしろＣＲＴ光書き込み型の
反射型ライトバルブや油膜型ライトバルブに比べ、薄板
状のコンパクトな形状であり、装置全体の構成自由度が
増し、コンパクトにシステムを構成できる。 【００２９】次に画像変調された色光は第２のダイクロ
イックミラー群によって合成される。 このとき第２の
ダイクロイックミラー群は、第１のダイクロイックミラ
ー群の波長分離性能とほぼ等しい性能を有し、分離され
た色光を可逆的に合成する。例えば、赤、緑、青に白色
光を分離する第１のダイクロイックミラー群に対し、第
２のダイクロイックミラー群は、第１のダイクロイック
ミラー群とほぼ同等の赤、緑、青の色光分離特性を有
し、可逆的に赤、緑、青の画像色光を合成する。すべて
のライトバルブが透過であれば合成光は光線色となる。
本発明のダイクロイックミラーの機能としては、色光の
分離だけで十分であり、前記従来技術で必要であった偏
光成分を分離する性能は不要である。 【００３０】このように光源光を色光に分離し、変調、
合成することから、各色光に対応した複数の光源は不要
であり、単一光源で済む。 【００３１】このようにして合成されたカラー画像光
は、投射レンズによりスクリーンに結像する。 【００３２】複数の色光が合成されるため、各色に対応
した画像は正確に配置されている。例えば、赤、緑、青
の３原色光を用いてフルカラー表示を行なう場合、各原
色画像は互いにコンバーゼンスがとられて合成される。 【００３３】また、第１のダイクロイックミラー、第２
のダイクロイックミラーは、異なる色光分離特性を有す
る２枚を十字状に組み合わせることによって、光線から
ライトバルブ、ライトバルブから投射光学系との間の光
路長を短くとることが可能となった。さらにこれらのダ
イクロイックミラ−を平面上に配置することによって、
薄型でコンパクトなシステムを構成できる。 【００３４】透過型ライトバルブは、透過する色光に対
し、消光比の波長依存性を色光の主波長に一致させ、こ
れらを合成投射した画像のコントラストを向上させてい
る。例えば、ツイステッドネマチック液晶モードのリタ
ーダンスによる波長−透過率曲線のピークを各色光の主
波長に一致させる。ゲスト−ホスト液晶モードの二色性
色素の二色性比ピークは各色光の主波長に一致させる。
等がある。表１は主要モードと波長依存性についてまと
めたものである。つまり本発明のライトバルブは各色光
の主波長が表１の波長依存特性に合うように、厚さ、使
用色素というライトバルブ構成上のパラメータを変化さ
せている。 【００３５】また透過型ライトバルブは、透過する色光
の光線透過方向が、ライトバルブ面の法線に対し０〜４
５゜傾いている。つまり、透過型ライトバルブの消光比
の入射光角度依存性に対し、より大きな消光比を得るた
めにライトバルブ面を傾けることを意味している。入射
光角依存性のあるライトバルブモードとしては、例えば
表１のＴＮ液晶モードやゲストーホストモード、複屈折
モード等がある。 【００３６】以上は透過型ライトバルブとしてＴＮ液晶
パネルを用いたが、表１に示したライトバルブのモード
はもちろん用いることが可能である。また表１以外のラ
イトバルブモード、例えば散乱状態−透明状態のスイッ
チング現象、（液晶の動的散乱モード等）や、液晶の記
憶型表示モードも用いることができる。さらに液晶に限
定されることなく、透過型ラィトバルブであれば問題な
く応用することができる。例えばＰＬＺＴ等の透光性セ
ラミックの電気光学効果やエレクトロクロミック、エレ
クトロフオレテイックなども用いることができる。さら
にここでは、赤、緑、青の３色分離合成の実施例を挙げ
たが、２色もしくはさらに多色であっても有効である。 【００３７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光源
光から分離された複数の色光のうちの対応する色光を各
々変調する複数の透過型ライトバルブと、複数の透過型
ライトバルブにより各々変調された色光を合成する合成
手段と、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であって、複数の透過
型ライトバルブは、入射光角度依存性を有する消光比を
大きくするように、各ライトバルブの光入射面の法線
を、該ライトバルブを透過する各々の色光の光線透過方
向に対して０〜４５°傾斜するように設定し、あるいは
透過型ライトバルブをツイステッドネマチック型液晶モ
ードの液晶パネルを有する透過型液晶ライトバルブとす
る場合は、各ライトバルブの光入射面の法線を、該ライ
トバルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して
０〜３０°傾斜するように設定し、さらに、合成手段に
より合成された光の出射方向に沿って、投射光学手段の
光軸が設定されてなるので、以下の如き顕著な効果を奏
することができる。 【００３８】（ａ）透過型液晶ライトバルブの採用によ
り、反射型ライトバルブで問題となっていたライトバル
ブ表面の反射光の影響を低減し、投射画像のコントラス
トを向上することができる。 【００３９】（ｂ）ライトバルブの消光比が入射光角度
依存性を有すると、入射面に対して垂直に色光を入射さ
せても透過光の消光比（コントラスト）を十分に得られ
ないが、各ライトバルブの光入射面の法線を、ライトバ
ルブを透過する各々の色光の光線透過方向に対して０〜
４５°傾斜するように設定する、あるいはツイステッド
ネマチック型液晶モードの液晶パネルを有する透過型液
晶ライトバルブとする場合には０〜３０°傾斜するよう
に設定することにより、消光比を大きくすることがで
き、投写画像のコントラストを十分に得ることができ
る。また、特定のライトバルブではなく各ライトバルブ
での消光比を大きくしているので、投射画像での色むら
を低減することができる。 【００４０】（ｃ）透過型ライトバルブを透過する色光
に対して傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成
した光の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定
されてなるので、投射光学手段の光軸に対して斜めの角
度をもって配置されたスクリーンに投射画像を結像でき
る、従来にはない新規の投射型表示装置を提供できる。 （ｄ）また、透過型ライトバルブを透過する色光に対し
て傾斜配置させるにも係わらず、その色光を合成した光
の出射方向に沿って、投射光学手段の光軸が設定されて
なるので、投射画像が台形になって画像が歪んでしまう
が、ライトバルブの傾斜角を０〜４５°あるいは０〜３
０°の範囲にとどめたので、結像ずれを少なくして投射
画像のぼけも少なくし台形化も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフルカラー投射型表示装置の１例
を示す照明構造図。 【図２】図１の照明構造を用いた投射型表示装置の構成
図である。 【図３】傾斜型ライトバルブを用いた投射型表示装置の
構成図である。 【図４】本発明による平面配置型構成図である。 【図５】本発明による十字型ダイクロイックミラー、平
面配置型構成図である。 【図６】実施例で用いたライトバルブの駆動を説明する
回路図。 【符号の説明】 １・・・赤反射タイクロイックミラー ２・・・青反射タイクロイツクミラー ３・・・ミラ一 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 ９・・・スクリーン
を示す照明構造図。 【図２】図１の照明構造を用いた投射型表示装置の構成
図である。 【図３】傾斜型ライトバルブを用いた投射型表示装置の
構成図である。 【図４】本発明による平面配置型構成図である。 【図５】本発明による十字型ダイクロイックミラー、平
面配置型構成図である。 【図６】実施例で用いたライトバルブの駆動を説明する
回路図。 【符号の説明】 １・・・赤反射タイクロイックミラー ２・・・青反射タイクロイツクミラー ３・・・ミラ一 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 ９・・・スクリーン
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(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G02B 27/18
G02F 1/13 505
G03B 21/00
H04N 9/31
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光源と、該光源からの光を複数の色光に分離する分
離手段と、該分離手段により分離された複数の色光のう
ちの対応する色光を各々変調する複数の透過型ライトバ
ルブと、該複数の透過型ライトバルブにより各々変調さ
れた色光を合成する合成手段と、該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
装置であって、 前記複数の透過型ライトバルブは、入射光角度依存性を
有する消光比を大きくするように、各ライトバルブの光
入射面の法線を、該ライトバルブを透過する各々の色光
の光線透過方向に対して０〜４５°傾斜するように設定
し、 前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する投射型表示装置。 ２．光源と、該光源からの光を複数の色光に分離する分
離手段と、該分離手段により分離された複数の色光のう
ちの対応する色光を各々変調する複数の透過型液晶ライ
トバルブと、該複数の透過型液晶ライトバルブにより各
々変調された色光を合成する合成手段と、該合成手段に
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
射型表示装置であって、 前記複数の透過型液晶ライトバルブは、ツイステッドネ
マチック型液晶モードの液晶パネルを有し、入射光角度
依存性を有する消光比を大きくするように、各ライトバ
ルブの光入射面の法線を、該ライトバルブを透過する各
々の色光の光線透過方向に対して０〜３０°傾斜するよ
うに設定し、 前記合成手段により合成された光の出射方向に沿って、
前記投射光学手段の光軸が設定されてなることを特徴と
する投射型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8343578A JP2842419B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8343578A JP2842419B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 投射型表示装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6163813A Division JP2795618B2 (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 投射型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09185013A JPH09185013A (ja) | 1997-07-15 |
| JP2842419B2 true JP2842419B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=18362613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8343578A Expired - Lifetime JP2842419B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 投射型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842419B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE7406706L (sv) * | 1974-05-21 | 1975-11-24 | Hasselblad Fritz Victor | Diaprojektor med enkelverkande kompensationsanordning.. |
| JPS597928A (ja) * | 1982-07-06 | 1984-01-17 | Alps Electric Co Ltd | 透過形液晶表示装置 |
| JPS59229522A (ja) * | 1983-06-11 | 1984-12-24 | Harumitsu Yokota | 斜め方向からでも正しい映像を映し出せる映写装置 |
| JPH0723936B2 (ja) * | 1983-06-21 | 1995-03-15 | セイコーエプソン株式会社 | 投写式表示装置 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP8343578A patent/JP2842419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09185013A (ja) | 1997-07-15 |
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Legal Events
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