JP3328238B2 - 単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタ - Google Patents
単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタInfo
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Description
つ各色を反射または透過するカラーフィルターを持つ二
重円盤型ダイクロイックミラーでもって白色光を単色光
に分離し、分離した複数の単色光を互いに角度を設け反
射型素子に入力するように構成した単板反射型素子を用
いた高輝度プロジェクタに関する。
ラットパネルディスプレイとして、液晶表示装置やプラ
ズマ発光表示装置が注目されている。これらのフラット
パネルディスプレイは、自ら発光して表示を行う自発光
型と、光源を別に備え、表示装置そのものは、光の透過
率を制御して表示を行う透過率制御タイプの非発光型と
大別される。
命として各種の分野で実用化が進む液晶表示装置は、後
者の透過率制御タイプの代表的なものである。また、大
画面を表示するフラットパネルディスプレイとしてカラ
ー液晶プロジェクタが知られている。これは、ランプの
光を液晶パネルに集光して入射させ、その透過光または
反射光を投射レンズによりスクリーン上に投射して画像
を表示するものである。
することができるので、透過光を変調し、光学系を用い
てそれを拡大投射して大画面サイズのカラー画像を得る
ことができる。近年、このカラー液晶プロジェクタを内
臓したリヤ型液晶プロジェクタの開発が行われている。
これらのリヤ液晶プロジェクタは、従来のCRT式プロ
ジェクタと比較して、小型、軽量、という特徴を持ち、
今後の発展が期待されている。
対しては、高輝度かつ安価であることが要求される。従
来、この様なカラー液晶プロジェクタにおけるカラー表
示方式として、三板式液晶プロジェクタが知られてい
る。三板式液晶プロジェクタは、赤、緑、青(以下簡略
化のために、赤の波長範囲の光をR、緑の波長範囲の光
をG、青の波長範囲の光をBと呼ぶ)の光の三原色に、
それぞれ一枚ずつ液晶パネルを対応させ、ダイクロイッ
クミラーなどからなる光学系を用いて色分離及び合成を
行う。
の液晶パネルを使用して、各画素毎に各色の色吸収フィ
ルタ(カラーフィルタ)を設ける。三板式液晶プロジェ
クタは、色分離及び合成により光効率の低下が少ないこ
とから、高輝度の表示が可能であり、これに対して、単
板式液晶プロジェクタは、使用される液晶パネルが一枚
であることから、低コストのシステムが実現できるとい
う特徴を持っている。
タを使用しない単板式液晶プロジェクタが開発されてい
る。この表示方式によれば、ダイクロイックミラーを用
いて分光を行った後、分光された各色の光をマイクロレ
ンズアレイを用いて液晶パネル上のそれぞれに対応する
画素に導く。この表示方式を採用することによって、あ
る程度、高輝度でかつ安価な表示方式が実現される。
ラー液晶プロジェクタは、ダイクロイックミラーを使用
して分光を行っているので、分光時における光効率の低
下も少なく、しかも単板式であるので、構造が簡単で、
製造コストが低く、更にマイクロレンズアレイによる集
光効果も望める利点はあるが、輝度変調が各単色光R、
G、Bの内一色分しか有効変調することができないため
高輝度を実現することができなかった。
もので、各単色光を反射または透過するカラーフィルタ
ーを持つ二重円盤型ダイクロイックミラーでもって、白
色光を単色光に分離し、分離した複数の単色光を互いに
角度を設け反射型素子に入力することにより高輝度プロ
ジェクタを得ることを目的とする。
達成するために下記のような構成を採用する。第一に、
カラーフィルターを持つ二重円盤型ダイクロイックミラ
ーで白色光を単色光に分離し、分離した複数の単色光を
互いに角度を設け反射型素子に入力する。すなわち、単
板反射型素子と二重円盤型ダイクロイックミラーとを備
え、 前記二重円盤型ダイクロイックミラーは、同一面上
における内側の位置と外側の位置とに、白色光をR,
G,Bの単色光に分離するカラーフィルターが、各々、
設けられたものであり、 前記二重円盤型ダイクロイック
ミラーで分離された複数の単色光が互いに角度を有して
前記単板反射型素子に入力されるよう構成する。
円盤型ダイクロイックミラーで分離した単色光のうち、
1つの単色光を反射型素子に対して垂直に、他の単色光
の内の1つを反射型素子に角度を設け入力する。第三
に、前記反射型素子は、画素2列分の幅を持つ帯状のレ
ンズを備えたマイクロレンズアレイで構成する。
ラーフィルターを持つ二重円盤型ダイクロイックミラー
は、120°ずつ各色を反射または透過するカラーフィ
ルターでもって構成する。第五に、前記マイクロレンズ
アレイは、レンズの中心軸と、反射型素子の画素2列お
きの画素の中心軸とが一致するように構成する。
る入力光がマイクロレンズアレイによって収束される
際、反射型素子の画素に反射された後に焦点が形成され
るように構成する。第七に、マイクロレンズアレイから
出力された光を、マイクロレンズアレイがないと仮定し
反射型素子にむかって延長すると、反射型素子の画素上
に焦点を結ぶように調整された光学系を持つように構成
する。
板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタの一実施例を
詳細に説明する。図1は、本発明に係る単板反射型素子
を用いた高輝度プロジェクタを側方からみた構造を示す
説明図、図2は、同じく上方からみた構造を示す説明
図、図3は、同じく反射型素子からの出力の様子を上方
から見た説明図、図4は、同じく反射型素子の画素に対
する単色光の入力状態を示す説明図、図5は、同じく反
射型素子の画素で反射される単色光の出力状態を示す説
明図、図6は、同じくマイクロレンズからの出力光を出
力側から見た説明図である。
度プロジェクタを側方より見ると、図1に示すように構
成される。図中、1は、白色光であり、この白色光1
は、前方に配置する二重円盤型ダイクロイックミラー2
で単色光に分離される。ところで、前記二重円盤型タイ
クロイックミラー2は、白色光1を赤、緑、青(以下簡
略化のために、赤の波長範囲の光をR、緑の波長範囲の
光をG、青の波長範囲の光をBと呼ぶ)の三原色に分離
するためのものであり、その構成は、図2に開示した如
く構成されている。
ー2は、120°ずつ各色を反射または透過するカラー
フィルター2aで構成され、中央に設けるモーター部2
bで回転されるように構成されている。なお、カラーフ
ィルター2aは、図2に示す如く、内側に配置されるカ
ラーフィルターと外側に配置されるカラーフィルター
は、R透過とG透過、G透過とB透過、B透過とR透過
を映像に同期して切り替えることが可能に構成されてい
る。
ラー2は、分離した赤色光R、緑色光G、青色光Bのう
ち、1つの単色光を反射型素子3に対して垂直に、他の
単色光の内の1つを反射型素子3に対して所定の角度を
設け入力することが出来るように構成されている。すな
わち、前記二重円盤型ダイクロイックミラー2の内側を
透過した単色光(R、G、B)の内の1つの単色光は、
二重円盤型ダイクロイックミラー2の内側のカラーフィ
ルター2aを透過して、反射型素子3に対して所定の角
度をもって入力され、前記二重円盤型ダイクロイックミ
ラー2の内側を透過できなかった単色光(R、G、B)
の内の2つの単色光は、二重円盤型ダイクロイックミラ
ー2の手前側に配置する全反射ミラー4でもって反射さ
れ、再度前記二重円盤型ダイクロイックミラー2の円盤
の外側を透過して反射型素子3に対して垂直に入力され
るように構成されている。
型ダイクロイックミラー2を透過して入力する各単色光
(R、G、B)を暗状態で光学インシュレータ5へ反射
し、明状態で投射レンズ6の方に反射するように構成さ
れている。また、前記投射レンズ6を通過する各単色光
(R、G、B)は、図3に開示した如く、前方に配置す
るスクリーン7を照射するように構成されている。
単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタの動作を詳
細に説明する。図2の上方から見た状態を参照し、二重
円盤型ダイクロイックミラー2で白色光1が単色光
(R、G、B)に分離され、反射型素子3に入力される
までを説明する。
に配置される、例えば透過フィルターRに向かう。そし
て、透過フィルターRで透過された赤単色光Rは、その
まま反射型素子3に向かう。この時、二重円盤形ダイク
ロミラー2により反射された他の緑単色光G光および青
単色光B光は、全反射ミラー4に反射され、この全反射
ミラー4で反射された緑単色光G、青単色光Bの内の緑
単色光Gは、二重円盤形ダイクロミラー2の外側に配置
される緑単色光G光透過フィルターに向かう。
緑単色光Gは、反射型素子3に向かい、全反射ミラー4
で再度反射された青単色光Bは反射型素子3には入力さ
れず捨てられる。なお、前記反射型素子3に入力される
赤単色光Rと、緑単色光Gの進行方向は、互いに水平方
向に角度を持ち垂直方向には角度を持たない。
るR透過とG透過、G透過とB透過、B透過とR透過に
ついての回転は、映像信号でもって制御され、同期して
切り替えられる。ところで、上述した如く、反射型素子
3に垂直入力された光(G光)は、図4で拡大図として
示した如く、マイクロレンズ8を通過して、マイクロレ
ンズ8のその中心線上に位置する反射型素子3の画素3
aに入力される。
力された赤単色光Rは、マイクロレンズ8により、隣り
合うマイクロレンズ8間の延長上に位置する反射型素子
3の画素3bに入力される。このことにより、反射型素
子3に垂直に入力した一つの単色光(R、G、B)と角
度を持って入力した他の単色光は(R、G、B)は、そ
れぞれ独立して輝度変調を行うことができる。
よび3bに入力した異なる単色光は、図5に示す如く、
反射型素子3でもって反射されて出力される。すなわ
ち、垂直に反射型素子3に入力し、反射された一つの単
色光は、その後焦点を持ち入力されたマイクロレンズ8
を通って出力される。マイクロレンズ8から出力された
単色光は、マイクロレンズ8が無いと仮定した場合、図
6で示す如く、反射型素子3の位置に焦点を結ぶように
調整する。
入力し、反射された一つの単色光は、その後焦点を持ち
入力されたマイクロレンズ8の隣に位置するマイクロレ
ンズ8から出力される。この場合もマイクロレンズ8か
ら出力される単色光は、マイクロレンズ8が無いと仮定
した場合反射型素子3の位置に焦点を結ぶように調整す
る。
をうけて出力される複数の単色光は、図3のように投射
レンズ6を通りスクリーン7上に焦点を結ぶ。
カラーフィルターを持つ二重円盤型ダイクロイックミラ
ーで白色光を単色光に分離し、この分離した複数の単色
光を互いに角度を設け反射型素子に入力し、かつ分離し
た単色光のうち、1つを反射型素子に対して垂直に、1
つを反射型素子に角度を設け入力するとともに、反射型
素子の構成を画素2列分の幅を持つ帯状のレンズを備え
たマイクロレンズアレイ構成し、しかもマイクロレンズ
アレイのレンズの中心軸と、反射型素子の画素2列おき
の画素の中心軸とを一致させ、入力光がマイクロレンズ
アレイによって収束される際、反射型素子の画素に反射
された後に焦点が形成されるように構成するとともに、
反射型素子のレンズアレイから出力された光を、マイク
ロレンズがないと仮定し、反射型素子にむかって延長す
ると、反射型素子の画素上に焦点を結ぶように調整され
た光学系を持つように構成したので、R、G、B光のう
ち一色分しか有効に使えない従来の反射型素子を用いた
プロジェクタに対して、R、G、B光のうち2色分を有
効に使用するものであるから、本発明に係る単板反射型
素子を用いたプロジェクタは高輝度が実現できる。
高輝度プロジェクタを側方からみた構造を示す説明図で
ある。
高輝度プロジェクタを上方からみた構造を示す説明図で
ある。
高輝度プロジェクタの反射型素子からの出力の様子を上
方から見た説明図である。
高輝度プロジェクタの反射型素子の画素に対する単色光
の入力状態を示す説明図である。
高輝度プロジェクタの反射型素子の画素で反射される単
色光の出力状態を示す説明図である。
高輝度プロジェクタによるマイクロレンズからの出力光
を出力側から見た説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 単板反射型素子と二重円盤型ダイクロイ
ックミラーとを備えた高輝度プロジェクタであって、 前記二重円盤型ダイクロイックミラーは、同一面上にお
ける内側の位置と外側の位置とに、白色光をR,G,B
の単色光に分離するカラーフィルターが、各々、設けら
れたものであり、 前記二重円盤型ダイクロイックミラーで分離された複数
の単色光が互いに角度を有して前記単板反射型素子に入
力されるよう構成されてなる ことを特徴とする高輝度プ
ロジェクタ。 - 【請求項2】 二重円盤型ダイクロイックミラーで分離
された単色光のうちの一つの単色光が反射型素子に対し
て垂直に、単色光のうちの他の一つが反射型素子に対し
て角度を有して入力されるように構成されてなることを
特徴とする請求項1の高輝度プロジェクタ。 - 【請求項3】 二重円盤型ダイクロイックミラーは、1
20°ずつ各色を反射または透過するカラーフィルター
で構成されたことを特徴とする請求項1の高輝度プロジ
ェクタ。 - 【請求項4】 反射型素子は、画素2列分の幅を持つ帯
状のレンズを備えたマイクロレンズアレイで構成された
ことを特徴とする請求項1の高輝度プロジェクタ。 - 【請求項5】 マイクロレンズアレイは、レンズの中心
軸と、反射型素子の画素2列おきの画素の中心軸とがそ
ろっていることを特徴とする請求項4の高輝度プロジェ
クタ。 - 【請求項6】 マイクロレンズアレイに対する入力光が
マイクロレンズアレイによって収束する際、反射型素子
の画素に反射された後に焦点が形成されるように構成さ
れたことを特徴とする請求項5の高輝度プロジェクタ。 - 【請求項7】 マイクロレンズアレイから出力された光
を、マイクロレンズアレイがないと仮定して反射型素子
にむかって延長すると、反射型素子の画素上に焦点を結
ぶように調整された光学系を持つように構成されたこと
を特徴とする高輝度プロジェクタ。
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JP24112399A JP3328238B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタ |
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JP24112399A JP3328238B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタ |
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Family Applications (1)
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JP24112399A Expired - Fee Related JP3328238B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 単板反射型素子を用いた高輝度プロジェクタ |
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