JP4622695B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、R光,G光,B光に対応した各色光用の反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)から出射した各色の画像光に対して不要な偏光成分を除去する各色光用の不要偏光光除去手段を備え、また、各色光用の不要偏光光除去手段を空冷する空冷手段を備えた投射型表示装置に関するものである。
カラー画像を拡大投射するための投射型表示装置は、光学構成部材の配置関係により各種の構造形態があるものの、液晶パネルなどを用いた空間光変調素子(以下、液晶パネルと記す)に対して光を透過する透過型と、光を反射する反射型とがあり、いずれの型の場合でも光源から出射した白色光を色分解光学系によりR光(赤色光),G光(緑色光),B光(青色光)の3原色光に色分解して、この3原色光を対応したR,G,B光用の各液晶パネルにそれぞれ導き、更に、R,G,B光用の各液晶パネルでR,G,B光の各画像信号に応じてそれぞれ光変調されたR光,G光,B光の各画像光を色合成光学系により色合成して、色合成光学系で得られた色合成画像光を投射レンズからスクリーン上に拡大投射させるものである。
この際、投射型表示装置において、投射された色合成画像光の輝度を高めるために、偏光子及び液晶パネルに入射する光量を増加させた場合に偏光子及び液晶パネルが発熱するものの、冷却風を偏光子及び液晶パネルの各表面に概ね平行に送り込むことによって、偏光子及び液晶パネルに対して冷却を行って、より輝度の高い色合成画像光をスクリーン上に投射できる投射型表示装置が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2000−194073号公報。
図29は従来例の投射型表示装置を示した構成図、
図30は従来例の投射型表示装置において、冷却用のファンの配置を示した側面図、
図31は従来例の投射型表示装置において、偏光子及び液晶パネルを冷却する状態を示した斜視図である。
図29に示した従来例の投射型表示装置200は、上記した特許文献1(特開2000−194073号公報)に開示されているものであり、ここでは特許文献1を参照して簡略に説明する。
図29に示した如く、従来例の投射型表示装置200では、ケーシング201内に設けた無偏光光源202から出射された平行光線がUV/IRカットフィルタ203で可視光となり、この可視光が第1の色分離ダイクロイックミラー204で透過及び反射される。そして、第1の色分離ダイクロイックミラー204を透過した一つの色光はそのまま直進して反射ミラー205に至り、この反射ミラー205で反射されて90°方向を変えて、第1の液晶パネル組立体210Aに入射する。
一方、第1の色分離ダイクロイックミラー204で反射された二つの色光は、ここで光路を90°方向を変えて第2の色分離ダイクロイックミラー206に至り、この第2の色分離ダイクロイックミラー206で透過及び反射される。そして、二つの色光のうちで第2の色分離ダイクロイックミラー206で反射された一方の色光は90°方向を変えて、第2の液晶パネル組立体210Bに入射し、且つ、第2の色分離ダイクロイックミラー206を透過した他方の色光はそのまま直進して第3の液晶パネル組立体210Cに入射する。
ここで、RGBに対応した第1〜第3の液晶パネル組立体210A〜210Cは、集光レンズ211,偏光子212,液晶パネル213,偏光子214とを順に配置してそれぞれ透過型に構成されている。
そして、第1の液晶パネル組立体210Aを透過した一つの色光は第1の色合成ダイクロイックミラー207をそのまま透過して第2の色合成ダイクロイックミラー209に入射し、一方、第2の液晶パネル組立体210Bを透過した一方の色光は第1の色合成ダイクロイックミラー207で反射されて第2の色合成ダイクロイックミラー209に入射し、更に、第3の液晶パネル組立体210Cを透過した他方の色光は反射ミラー208で反射されて第2の色合成ダイクロイックミラー209に入射し、この第2の色合成ダイクロイックミラー209で3色光が色合成されて、投射レンズ220により色合成画像光が不図示のスクリーン上に拡大投射されている。
この際、図30に示したように、第1〜第3の液晶パネル組立体210A〜210C(図29)に対応してケーシング201の外側の側面に冷却手段となるファン221A〜221Cが設けられている。そして、ファン221A(221B,221C)からの風は、図31に示した送風ダクト222A(222B,222C)を介して第1〜第3の液晶パネル組立体210A(210B,210C)内の偏光子212及び液晶パネル213の各表面に矢印X方向及び矢印Y方向から概ね平行にそれぞれ送り込まれることによって効果な的な冷却ができ、より輝度の高い色合成画像光をスクリーン上に投射できる投射型表示装置200を得ることができる旨が開示されている。
ところで、上記した従来例の投射型表示装置200によれば、RGBに対応した第1〜第3の液晶パネル組立体210A〜210C内の各偏光子212及び各液晶パネル213を3個のファン221A〜221C及び3個の送風ダクト222A〜222Cを用いてそれぞれ冷却しているために、3個の冷却手段は大掛かりな構造形態になってしまっている。
また、従来例の投射型表示装置200はR,G,B光用の各液晶パネル213が透過型として構成されているが、透過型の場合には投射した画像に対して高解像度化に難がある。そこで、高解像度化を達成するために反射型の液晶パネルを採用した場合に、従来例の投射型表示装置200における冷却手段をそのまま投入しても上記したと同様に冷却手段が大掛かりな構造形態になってしまう。
そこで、R光,G光,B光に対応して3個の反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)を適用した投射型表示装置において、各色光用の反射型空間光変調素子から出射した各色の画像光を色合成して得た色合成画像光を投射レンズで投射した際に、不要な偏光成分を除去して高輝度化、高コントラス化が達成できる投射型表示装置が望まれていると共に、光源からの光による発熱に対して簡単な構造で装置内部を空冷できる投射型表示装置が望まれている。
また、その他の問題として、各色光用の反射型空間光変調素子を用いた投射型表示装置では、各色光用の反射型空間光変調素子から投射レンズで投射されるスクリーンに至るまでに、光学部品や投射レンズが介在しているが、これらの光学部品や投射レンズの各界面から反射した不要反射光がスクリーンに投射されて、コントラスとが低下するという現象があり、その解決が望まれている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項1記載の発明は、R光,G光,B光にそれぞれ対応した各色光用の反射型空間光変調素子と、
前記R光,前記G光,前記B光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と、
前記各色光照明手段からの前記R光,前記G光,前記B光の一方向の偏光成分をそれぞれ透過させると共に、透過した前記R光,前記G光,前記B光を前記各色光用の反射型空間光変調素子で各色光の画像信号に応じて光変調して得られた前記一方向の偏光成分とは異なる他方向の偏光成分を各色の画像光として反射させる各色光用の反射型偏光板と、
前記各色光用の反射型偏光板で反射された前記各色光用の反射型空間光変調素子からの前記各色の画像光に対して不要な偏光成分を除去して出射させる各色光用の不要偏光光除去手段と、
前記各色光用の不要偏光光除去手段から出射した前記各色の画像光を色合成して色合成画像光として出射させる色合成光学系と、
前記色合成画像光を投射する投射レンズとを備え、
前記各色光用の不要偏光光除去手段は、前記R光及び前記G光に対して前記不要偏光光を吸収する偏光板である一方、前記B光に対して前記不要偏光光を反射する偏光板であることを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の投射型表示装置において、
前記各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、前記各色光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記各色光用の反射型偏光板を透過した各色光の光軸に対して直交し、前記各色光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記各色光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記各色光用の反射型偏光板で反射させた各色光の光軸に対して直交し、前記各色光用の不要偏光光除去手段を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有する各色光用の三角柱が、前記色合成光学系に近接配置されていることを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の投射型表示装置において、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでR光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、R光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記R光用の反射型偏光板を透過した前記R光の光軸に対して直交し、R光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記R光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記R光用の反射型偏光板で反射させた前記R光の光軸に対して直交し、R光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するR光用の三角柱と、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでG光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、G光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記G光用の反射型偏光板を透過した前記G光の光軸に対して直交し、G光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記G光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記G光用の反射型偏光板で反射させた前記G光の光軸に対して直交し、G光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するG光用の三角柱と、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでB光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、B光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記B光用の反射型偏光板を透過した前記B光の光軸に対して直交し、B光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記B光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記B光用の反射型偏光板で反射させた前記B光の光軸に対して直交し、前記不要偏光光を反射する偏光板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するB光用の三角柱とが、前記色合成光学系に近接配置されており、
前記R光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記R光用の透明ガラス板及び前記G光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記G光用の透明ガラス板にそれぞれ対向する前記色合成光学系の各入射面に前記不要偏光光を吸収する偏光板を固着させたことを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項4記載の発明は、請求項1記載の投射型表示装置において、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでR光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記光用の反射型偏光板を透過した前記R光の光軸に対して直交し、光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記光用の反射型偏光板で反射させ前記R光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないようにR光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するR光用の三角柱と、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでG光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、G光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記G光用の反射型偏光板を透過した前記G光の光軸に対して直交し、G光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記G光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記G光用の反射型偏光板で反射させた前記G光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないようにG光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するG光用の三角柱と、
前記各色光照明手段からの各色光のうちでB光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、B光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記B光用の反射型偏光板を透過した前記B光の光軸に対して直交し、B光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記B光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記B光用の反射型偏光板で反射させた前記B光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記不要偏光光を反射すると共に前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないように偏光板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するB光用の三角柱とが、前記色合成光学系に近接配置されており、
前記R光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記R光用の透明ガラス板及び前記G光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記G光用の透明ガラス板にそれぞれ対向する前記色合成光学系の各入射面に前記不要偏光光を吸収する偏光板を固着させたことを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項5記載の発明は、請求項3又は請求項4記載の投射型表示装置において、
前記R光用及びG光用の透明ガラス板は、不用波長帯域制限する機能を有することを特徴とする投射型表示装置である。
また、請求項6記載の発明は、請求項〜請求項のうちいずれか1項記載の投射型表示装置において、
前記各色光用の不要偏光光除去手段を空冷する空冷手段を備えたことを特徴とする投射型表示装置である。
本発明に係る投射型表示装置によると、とくに、R光,G光,B光に対応して3個の反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)を適用した投射型表示装置において、各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と色合成光学系との間に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)をR光,G光,B光に対応してそれぞれ配置して、各色光用の反射型偏光板で各色光照明手段からの各色光と各色光用の反射型空間光変調素子からの画像光とを確実に偏光分離し、更に、各色光用の反射型空間光変調素子から出射した各色の画像光に対して不要偏光光を除去するために各色光用の不要偏光光除去手段を各色光用の反射型空間光変調素子と色合成光学系との間に配置した際に、各色光用の不要偏光光除去手段として、R光及びG光に対して不要偏光光を吸収する偏光板を用いる一方、B光に対して不要偏光光を反射する偏光板を用いているため、R光及びG光よりも波長の短いB光に対してB光用の反射型偏光板に比較的耐熱性や耐光性を持たせることで、不要偏光光が除去された色合成画像光を投射レンズでスクリーン上により一層良好に投射できるので、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、投射型表示装置の品質及び信頼性の向上により一層寄与できる。
この際、各色光用の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)を取り付ける第1面と、各色光用の反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)取り付ける第2面と、に、各色光用の不要偏光光除去手段を取り付ける第3面とを有する各色光用の三角柱を用い、R光用及びG光用の三角柱の各第3面に不要偏光光を吸収する偏光板を取りける一方、B光用の三角柱の第3面に不要偏光光を反射する偏光板を取り付ける構造形態や、又は、R光用及G光用の三角柱の各第3面にR光用及G光用の透明ガラス板を取り付け、且つ、B光用の三角柱の第3面に不要偏光光を反射する偏光板を取り付けると共に、色合成光学系のうちでR光用及びG光用の各入射面に不要偏光光を吸収する偏光板を固着させる構造形態や、もしくは、R光用及G光用の三角柱で所定角度の傾斜角を有する各第3面に投射レンズ側からの不要反射光を投射させないようにR光用及G光用の透明ガラス板を取り付け、且つ、B光用の三角柱で所定角度の傾斜角を有する第3面に不要偏光光を反射すると共に投射レンズ側からの不要反射光を投射させないように偏光板を取り付けると共に、色合成光学系のうちでR光用及びG光用の各入射面に不要偏光光を吸収する偏光板を固着させる構造形態を採用すれば良いものである。
また、本発明に係る投射型表示装置において、R光用及びG光用の透明ガラス板は、不用波長帯域制限する機能を有しているため、色純度が高くコントラストの良い投射画像を得ることができる。
更に、本発明に係る投射型表示装置において、各色光用の不要偏光光除去手段を空冷する空冷手段を備えているので、光源からの光により発熱する各色光用の不要偏光光除去手段を簡単な構造の空冷手段により空冷することで、各色光用の不要偏光光除去手段に対して発熱による劣化を防止できる。
以下に本発明に係る投射型表示装置の一実施例について図1乃至図28を参照して、実施例1〜実施例3の順に詳細に説明する。
図1は本発明に係る実施例1の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図2(a),(b)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図、
図3は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R光用又はG光用もしくはB光用の反射型液晶パネル組立体を拡大して示した斜視図、
図4(a)〜(c)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、反射型液晶パネル組立体内の反射型偏光板を説明するための図である。
図1に示した如く、本発明に係る実施例1の投射型表示装置10は、後述するようにR光,G光,B光にそれぞれ対応した空間光変調素子として光を反射する反射型を用いて構成されている。この投射型表示装置10では、無偏光の白色光を出射する光源11と、光源11からの白色光をR光(赤色光),G光(緑色光),B光(青色光)に色分解する色分解光学系17,19と、R,G,B光用の各反射型空間光変調素子(以下、反射型液晶パネルと記す)33と、R,G,B光用の各反射型液晶パネル33でそれぞれ光変調された各色の画像光を色合成する3色合成クロスダイクロイックプリズム40と、この3色合成クロスダイクロイックプリズム40で得られた色合成画像光を投射する投射レンズ42とが同一平面上に配置されている。
まず、光源11はメタルハライドランプ,キセノンランプ,ハロゲンランプなどを用いてR光,G光,B光を含んだ無偏光の白色光を出射しており、この光源11から出射した白色光が凹球面反射鏡12で反射されることにより、略々平行光となって凹球面反射鏡12の前面に取り付けた第1のフライアイレンズアレイ13と、この第1のフライアイレンズアレイ13の前方に設けた第2のフライアイレンズアレイ14とに順に入射される。これら第1,第2のフライアイレンズアレイ13,14は、対をなして白色光の光束内の照度分布を均一化するためのインテグレータを構成している。尚,光源11の前方に、紫外光及び赤外光をカットする図示しない可視外光除去フィルタを配置しても良い。
この後、第1,第2のフライアイレンズアレイ13,14により照度分布を均一化された無偏光の白色光は、偏光変換光学素子となる偏光変換プリズムアレイ15に入射される。この偏光変換プリズムアレイ15は、偏光分離プリズムアレイと、λ/2位相差板とを有して、全体として平板状に構成されている。即ち、この偏光変換プリズムアレイ15に入射した光は、まず、偏光分離プリズムアレイが有する偏光ビームスプリッタ膜面により、この偏光ビームスプリッタ膜面に対するP偏光成分とS偏光成分とに分離される。この際、偏光変換プリズムアレイ15の偏光ビームスプリッタ膜面は、平行なストライプ状に複数設けられており、それぞれが偏光変換プリズムアレイ15の主面に対して45°の傾斜を有している。この偏光ビームスプリッタ膜面において、P偏光成分は透過して偏光変換プリズムアレイ15の表面側に出射され、S偏光成分は反射される。一つの偏光ビームスプリッタ膜面によって反射されたS偏光成分は、光路を90°曲げられ、隣接する他の偏光ビームスプリッタ膜面によって再び反射されて光路を90°曲げられて、偏光変換プリズムアレイ15の表面側に出射される。そして、このようなS偏光成分が出射される領域には、λ/2位相差板が設けられている。このλ/2位相差板を透過したS偏光成分は、偏光方向を90°回転され、偏光ビームスプリッタ膜面を透過したP偏光成分(または、偏光ビームスプリッタ膜面に2回反射されたS偏光成分)と同一の偏光方向となされる。このようにして、光源11からの無偏光の白色光が偏光変換プリズムアレイ15を透過した後に、所定の一方向の偏光光となされている。
この実施例1の形態においては、偏光変換プリズムアレイ15を透過した光は、図1中の符号で示すように、所定の一方向の偏光光として例えばP偏光光に変換されている。ただし、偏光変換プリズムアレイ15における偏光変換効率は100%ではなく、この偏光変換プリズムアレイ15からの出射光には、数%乃至数十%のS偏光成分が混入している。
尚、以下では、偏光変換プリズムアレイ15によって得られる所定の一方向の偏光光をP偏光光として説明するが、これに限られるわけではなく、光源11からの白色光を光変換プリズムアレイ15でS偏光光に偏光変換する方法も可能である。
この後、偏光変換プリズムアレイ15を透過したP偏光光の白色光は、フィールドレンズ16を経て、第1のダイクロイックミラー17に入射する。この第1のダイクロイックミラー17では、R光,G光,B光を含んだ白色光からR光及びG光の2色の成分を反射させて90°方向を変え、残りのB光を透過させてそのまま直進させている。そして、第1のダイクロイックミラー17で反射されたR光及びG光は、第1の金属膜反射ミラー18に入射し、この第1の金属膜反射ミラー18で反射されて90°方向を変えた後に第2のダイクロイックミラー19に入射する。この第2のダイクロイックミラー19では、R光を透過させてそのまま直進させて、R光をR光用反射型液晶パネル組立体30Rに入射させる一方、G光を反射させて90°方向を変えて、G光をG光用反射型液晶パネル組立体30Gに入射させている。
また、第1のダイクロイックミラー17を透過したB光は、第2,第3の金属膜反射ミラー20,21で順に反射されてB光用反射型液晶パネル組立体30Bに入射される。
上記から第1,第2のダイクロイックミラー17,19が光源11からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系を構成しており、且つ、光源11から色分解光学系17,19までの各構成部材が、R光,G光,B光を、各色光用の反射型液晶パネル(反射型空間光変調素子)33にそれぞれ照明するための各色光照明手段となっている。
尚、この実施例1では、光源11からの白色光を色分解光学系17,19によりR光,G光,B光に色分解させた例を用いて説明しているが、これに限ることなく、例えば、R光,G光,B光をそれぞれ出射するR光用,G光用,B光用の各LED光源を用いれば、色分解光学系17,19を設ける必要がなくなるので、各色光照明手段となる各色光用のLED光源からそれぞれ出射したR光,G光,B光の各一方向の偏光成分を、各色光に対応した各色光用の反射型液晶パネル33にそれぞれ直接照明しても良いものである。また、上記した各色光照明手段となる各色光用のLED光源を、実施例1を一部変形させた後述の変形例1〜9、後述の実施例2、後述の実施例3に対しても適用可能である。
ここで、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bは全て同一に構成されており、且つ、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bは、直方体形状に形成された色合成光学系となる3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向している。
この際、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bと、3色合成クロスダイクロイックプリズム40は、図2(a),(b)に示した如く、アルミ材などを用いたベース台25の上面25a上に接着剤により固定されている。
更に、図3に拡大して示した如く、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30Bのそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱31を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱31内で光源11(図1)から色分解光学系17,19(図1)までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面31aに偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)32が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面31bに反射型液晶パネル33が取り付けられていると共に、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して直交する第3面31cに不要偏光光除去手段となる透過型偏光板34が取り付けられ、更に、三角柱31の第1面31a〜第3面31cで囲まれた空間を下面31d及び上面31eで塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透過型偏光板34側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40c(図1,図2)に対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
尚、上記した三角柱31は、実施例1を一部変形させた後述の変形例1〜3にも適用されるものである。
この際、各色光用の三角柱31にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板32及び反射型液晶パネル33並びに透過型偏光板34は、ベース台25(図2)の上面25aに対して垂設されている。
また、反射型液晶パネル33は、液晶のプレチルト分を往復で補正するための波長板33aが表面に取り付けられており、且つ、反射型液晶パネル33を冷却するためのヒートシンク33bがこの反射型液晶パネル33の裏面に取り付けられている。
そして、例えば、R光用反射型液晶パネル組立体30RにP偏光成分のR光が入射した時に、このP偏光成分のR光を三角柱31に取り付けた反射型偏光板32を透過させて、R光用の反射型液晶パネル33に入射させる。
また、上記した「ワイヤグリッド偏光子」とも呼称される反射型偏光板32は、図4(a)に示した如く、光学ガラス板32a上に、アルミニウムなどの金属線32bを例えば140nmのピッチで規則正しくストライプ状に多数本並べて形成したものであり、金属線32bに垂直な偏光成分(例えば、P偏光光)をそのまま透過させ、且つ、金属線32bに平行な偏光成分(例えば、S偏光光)は反射する機能を有している。
そして、図4(b)に示した如く、反射型偏光板32へのP偏光光による入射光の入射角αをパラメータとした時に、P偏光成分の透過率の波長依存性を図4(c)に示している。この図4(c)において、aは反射型偏光板32へのP偏光光による入射光の入射角αが0°、bは入射角αが−15°、cは入射角αが+15°の場合を示している。尚、入射角αは、反射型偏光板32への入射光が光軸に対してなす角度であり、反射型偏光板32の入射面は光軸に対して45°傾斜されている。この反射型偏光板32においては、入射角αが±15°に達しても、P偏光光の透過率の波長依存性は、可視波長領域で極めて小さく、安定している。
このため、反射型偏光板32を用いると、明るく、色再現性の良好な表示画像が得られることがわかる。また、反射型偏光板32は、一枚の板状の偏光分離板であるので、軽量である。また、反射型偏光板32は、光源11(図1)から発せられる光を吸収しにくいため、複屈折による表示画像の品質低下を抑えることができる。
再び図1及び図2(a),(b)に戻り、R光用の反射型偏光板32を透過したP偏光光によるR光がR光用の反射型液晶パネル33に入射すると、反射型液晶パネル33の表面に取り付けた波長板33aを経てR光用の反射型液晶パネル33内でR光の画像信号に応じて光変調された後に反射された光束は再び波長板33aを透過してR光用の反射型偏光板32に戻る。ここで、R光用の反射型偏光板32においては、R光用の反射型液晶パネル33で光変調されて反射されたS偏光光の光束のみを反射する。
この際、反射型液晶パネル33は、シリコン基板上にスイッチング素子をマトリックス状に設けると共にこの上方に絶縁層を介してアルミニウム等の金属からなる画素電極をマトリックス状に複数設け、この複数の画素電極と透明基板に設けた共通電極との間に液晶を封入して、複数の画素電極と共通電極との間に電圧を印加して、透明基板側から入射させた入射光に各色光の画像信号に応じて光変調し、この入射光を複数の画素電極で反射させた画像光を出射するように反射型として構成されている。このような反射型液晶パネル33は、画素集積度が高いので高解像度画像に適しており、また、複数の画素電極の下方に回路構造を積層できるので、開口率を90%程度に高めることができ、明るく滑らかで細密な画像を表示できるという長所がある。
この後、R光用の反射型偏光板32で反射されたS偏光光によるR光は、R光用の三角柱31内で3色合成クロスダイクロイックプリズム40と対向して配置されたR光用の不要偏光光除去手段となる透過型偏光板34に入射され、この透過型偏光板34で不要な偏光成分であるP偏光光(不要偏光光)を除去しながらR光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40aから入射させている。
この際、上記した不要偏光光除去手段となる透過型偏光板34は、反射型偏光板32で反射された反射光に不要偏光光であるP偏光光が混入されている場合に、このままでは表示画像のコントラスト比が低下する要因となるので、不要なP偏光光を除去するために設けられている。そして、透過型偏光板34としては、基材フィルム(ポリビニルアルコール;PVA)にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色、吸着させ、高度に延伸、配向させることで、吸収二色性を発現させているものである。このPVA偏光層をTAC(トリアセチルセルロース)層で挟んだ偏光フィルムを、ガラス基板上に粘着材、または、接着剤で貼り付けた構成である。このような吸収二色性を基本原理とした透過型偏光板34は、入射する光束の直交する偏光成分のうち、二色性染料の配列と同方向の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過する。
この透過型偏光板34は光吸収型であるので、耐熱性、放熱性を考慮し、水晶やサファイアなどの熱伝導性に優れた基板を用いて構成することが望ましい。光利用率の向上のためと、界面での不要反射光による表示画像の品位低下を防止するため、透過型偏光板34の空気界面には、減反射コートを施す必要がある。これらの偏光特性、反射防止膜特性は、R,G,B各色について最適化されることが望ましい。
また、透過型偏光板34は、片面フィルムで構成しても良いが、フィルムの表面を波長オーダで平坦化するのは困難であるので、このフィルム表面の非平面性が波面収差となり、解像度を劣化させる要因となる。そこで、より高い解像度を実現するためには、この偏光フィルムを平坦な光学研磨の施された基板(白板ガラス、光学ガラス、水晶、石英、サファイアなど)で挟み、接着剤、または、粘着材でフィルムの凹凸を埋めることで、解像度劣化を防ぐことができる。
以下、上記したR光と同様に、G光及びB光をG光用反射型液晶パネル組立体30G及びB光用反射型液晶パネル組立体30Bに入射させた時に、G光用及びB光用の反射型液晶パネル33,33で光変調されて反射されたS偏光光のG光及びB光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40b及び入射面40cから入射させている。
この後、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cから入射されたR光,G光,B光の各画像光は、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内に形成した第1,第2ダイクロイック膜40e,40fによって色合成され、この色合成クロスダイクロイックプリズム40で得られた色合成画像光が出射面40dから出射されて1/4波長板41を介して投射レンズ42に入射され、透過型偏光板34により不要偏光光が除去された色合成画像光を投射レンズ42で図示しないスクリーン上に投射しているので、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、投射型表示装置10の品質及び信頼性の向上に寄与できる。
この際、上記した3色合成クロスダイクロイックプリズム40は、光学ガラスを用いて直方体(立方体も含む)に形成されており、上面から見た時に第1,第2ダイクロイック膜40e,40fがX字状にクロスしている。
そして、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内の第1ダイクロイック膜40eは、入射面40aから入射したR光を反射して90°方向を変えて出射面40dから出射させ、且つ、入射面40bから入射したG光をそのまま透過して出射面40dから出射させ、入射面40cから入射したB光も透過させる機能を備えている。また、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内の第2ダイクロイック膜40fは、入射面40cから入射したB光を反射して90°方向を変えて出射面40dから出射させ、且つ、入射面40bから入射したG光をそのまま透過して出射面40dから出射させ、入射面40aから入射したR光も透過させる機能を備えている。従って、3色合成クロスダイクロイックプリズム40内に形成した第1,第2ダイクロイック膜40e,40fで3色合成が可能になっている。
また、3色合成クロスダイクロイックプリズム40と投射レンズ42との間に配置した1/4波長板41は、投射レンズ42のレンズ表面からの微量な反射光が3色合成クロスダイクロイックプリズム40,各色光用の透過型偏光板34,各色光用の反射型偏光板32を介して各色光用の反射型液晶パネル33側に戻り、再度反射されてスクリーンに達し、ゴースト状に不要光が現われるのを防ぐためのものであり、この1/4波長板41は必要に応じて設置すれば良いものである。
ここで、実施例1では、R光用反射型液晶パネル組立体30R,G光用反射型液晶パネル組立体30G,B光用反射型液晶パネル組立体30B内に、R光,G光,B光をそれぞれ入射させた時に、内部を密閉した各色光用の三角柱31にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板32及び反射型液晶パネル33並びに透過型偏光板34と、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとが光源11からの光によって温度上昇するので、これらの光学部材の温度上昇を避けるために、図2(a),(b)に示したように、ベース台25の下面25b側に、空冷手段となるファン26が回転自在に設置されている。
これに伴って、ベース台25には、各色光用の反射型液晶パネル組立体30R,30G,30Bと3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとの間に形成された各隙間に対応して第1送風孔25cがそれぞれ貫通して穿設されていると共に、各色光用の反射型液晶パネル33の裏面に取り付けたヒートシンク33bと対向して第2送風孔25dが貫通して穿設されている。
そして、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されている。ここで、第1送風孔25cを通り抜けた風Wは、各色光用の三角柱31に取り付けた透過型偏光板34と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとの間に形成された各隙間内に送風されて、各色光用の透過型偏光板34の表面と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとをそれぞれ冷却すると共に、第2送風孔25dを通り抜けた風Wで各色光用の反射型液晶パネル33の裏面に取り付けたヒートシンク33bを冷却しているので、各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の透過型偏光板34並びに3色合成クロスダイクロイックプリズム40の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例1の投射型表示装置10への信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例1の投射型表示装置10Aについて図5及び図6(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図5は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例1の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図6(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例1において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図5及び図6(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例1の投射型表示装置10Aでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’内に実施例1で用いた各色光用の透過型偏光板34に代えて、各色光用の不要偏光光除去手段として、不要偏光光を反射する各色光用の反射型偏光板35を用いている点が実施例1に対して異なっている。
即ち、実施例1の変形例1では、R光用反射型液晶パネル組立体30R’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱31を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱31内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面31a(図3)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板32(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面31b(図3)に反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1に対して同じであるものの、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して直交する第3面31c(図3)に不要偏光光除去手段となる反射型偏光板35が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられ、各色光用の反射型偏光板35側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている点が実施例1に対して異なっている。
この際、不要偏光光除去手段となる反射型偏光板35として、例えば、ワイヤグリッド偏光子を用いており、このワイヤグリッド偏光子は、実施例1で用いた光吸収型の透過型偏光板34に比較して耐熱性や耐光性に優れているので、ハイパワーの光源11からの光に対して十分な信頼性を得ることができる。
従って、実施例1の変形例1では、各色光用の反射型偏光板32で反射された各色光用の反射型液晶パネル33からの各色の画像光に対して各色光用の反射型偏光板35によりS偏光光以外の不要偏光光(P偏光光)を除去してS偏光光が出射され、この後、各色光用の反射型偏光板35を透過した各色の画像光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40で色合成している。
そして、この実施例1の変形例1でも、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されている。ここで、第1送風孔25cを通り抜けた風Wは、各色光用の三角柱31内に取り付けた反射型偏光板35と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとの間に形成された各隙間内に送風されて、各色光用の反射型偏光板35の表面と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cとをそれぞれ冷却すると共に、第2送風孔25dを通り抜けた風Wで各色光用の反射型液晶パネル33の裏面に取り付けたヒートシンク33bを冷却しているので、各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の反射過型偏光板35並びに3色合成クロスダイクロイックプリズム40の温度上昇を抑えて、発熱による劣化をより確実に防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、変形例1の投射型表示装置10Aへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例2の投射型表示装置10Bについて図7及び図8(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図7は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例2の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図8(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例2において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図7及び図8(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例2の投射型表示装置10Bでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’’と、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに各色光用の不要偏光光除去手段としてそれぞれ固着させた光吸収型の透過型偏光板37が、実施例1に対して異なっている。
即ち、実施例1の変形例2では、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱31を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱31内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面31a(図3)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)32が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面31b(図3)に反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1に対して同じであるものの、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して直交する第3面31c(図3)に透明ガラス板36が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられ、各色光用の透明ガラス板36側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている点が実施例1に対して異なっている。この際、各色光用の三角柱31の第3面31c(図3)に取り付けた各色光用の透明ガラス板36は、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光をそのまま透過させて3色合成クロスダイクロイックプリズム40側に出射させているが、各色光用の透明ガラス板36を取り付けることで各色光用の三角柱31内を塵埃が入らないように密閉できる。
この実施例1の変形例2でも、各色光用の三角柱31内にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板32及び反射型液晶パネル33並びに透明ガラス板36は、ベース台25の上面25aに対して垂設されている。
上記に伴って、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cには、各色光用の透明ガラス板36を透過した各色光に対して不用偏光光を除去する各色光用の不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37がそれぞれ固着されている。
ここで、透過型偏光板37は、透過型偏光フィルムを3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに直接固着するのが最も安価である。または、透過型偏光フィルムを透明基板に固着した上で各入射面40a〜40cに固着しても良い。この場合、透過型偏光板37の透明基板の材料としては、安価なガラスが用いられるが、熱伝導性に優れた水晶やサファイアを用いると、偏光フィルムの熱を透明基板面内にすばやく分散し、これを3色合成クロスダイクロイックプリズム40に効率的に逃がすことができるので、信頼性を向上させることができる。
従って、実施例1の変形例2では、各色光用の反射型偏光板32で反射された各色光用の反射型液晶パネル33からの各色の画像光が各色光用の透明ガラス板36からそのまま出射され、この後、各色光用の透明ガラス板36を透過した各色の画像光に対して3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37によりS偏光光以外の不要偏光光(P偏光光)を除去して、各色光用の透過型偏光板37を透過した各色の画像光を3色合成クロスダイクロイックプリズム40で色合成している。
ここで、実施例1の変形例2でも、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’’内にR光,G光,B光をそれぞれ入射させた時に、内部を密閉した各色光用の三角柱31に取り付けた反射型偏光板32及び反射型液晶パネル33並びに透明ガラス板36が光源11からの光によって温度上昇すると共に、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cにそれぞれ固着させた各色光用の透過型偏光板37も光源11からの光によって温度上昇するので、これらの光学部材の温度上昇を避けるために、図8(a),(b)に示したように、ベース台25の下面25b側に、冷却用のファン26が回転自在に設置されている。
これに伴って、ベース台25には、各色光用の反射型液晶パネル組立体30R’’,30G’’,30B’’と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37との間に形成された各隙間に対応して第1送風孔25cがそれぞれ貫通して穿設されていると共に、各色光用の反射型液晶パネル33の裏面に取り付けたヒートシンク33bと対向して第2送風孔25dが貫通して穿設されている。
そして、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されている。ここで、第1送風孔25cを通り抜けた風Wは、各色光用の三角柱31に取り付けた透明ガラス板36と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37との間に形成された各隙間内に送風されて、各色光用の透明ガラス板36の表面と3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37とをそれぞれ冷却すると共に、第2送風孔25dを通り抜けた風Wで各色光用の反射型液晶パネル33の裏面に取り付けたヒートシンク33bを冷却しているので、各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の透明ガラス板36と、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例1を一部変形させた変形例2の投射型表示装置10Bへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例3の投射型表示装置10Cについて図9及び図10(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図9は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例3の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図10(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例3において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図9及び図10(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例3の投射型表示装置10Cでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’に対して実施例1の変形例2の技術的思想を適用し、R光及びG光に対して不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに固着させる一方、B光用反射型液晶パネル組立体30B’に対して実施例1の変形例1の技術的思想を適用し、B光用反射型液晶パネル組立体30B’内にB光に対して不要偏光光除去手段として比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板35を用いている点が特徴である。
即ち、実施例1の変形例3では、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱31を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱31内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面31a(図3)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)32が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面31b(図3)に各色光用の反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1に対して同じであるものの、R光用及びG光用の反射型液晶パネル33による各反射光をR光用及びG光用の反射型偏光板32でそれぞれ反射したR光及びG光の光軸に対して直交する第3面31c(図3)にR光用及びG光用の透明ガラス板36が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えてそれぞれ取り付けられ、且つ、B光用の反射型液晶パネル33による反射光をB光用の反射型偏光板32で反射したB光の光軸に対して直交する第3面31c(図3)に不要偏光光除去手段となるB光用の反射型偏光板35が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられ、更に、R光用及びG光用の透明ガラス板36側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに固着させたR光用及びG光用の不要偏光光除去手段となる透過型偏光板37に対して各隙間を隔てて対向させ、且つ、B光用の反射型偏光板35側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40cに対して隙間を隔てて対向させている点が実施例1と異なっている。
この実施例1の変形例3では、G光に対してのみ反射型偏光板35としてワイヤグリッド偏光子を用いているが、このワイヤグリッド偏光子は一般的に1枚あたりのコストが光吸収型の透過型偏光板37に比べて高価である。また、反射型偏光板35は、不要偏光光を反射するので、反射された不要偏光光が反射型液晶パネル33に再度戻り、投射レンズ42側に戻って不要な成分を不図示のスクリーンに投射したり、投射レンズ42の表面などから反射した不要偏光光が反射型偏光板35で再び投射レンズ42に戻って、スクリーンにゴースト像として投射されという問題点もある。
従って、コストと信頼性のバランスを考慮して、R光及びG光に対して光吸収型の透過型偏光板37を用い、B光に対して比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板35を用いている。この際、B光に対して反射型偏光板35を用いる理由は、光吸収型の透過型偏光板37が短波長側の光吸収率が高く発熱も大きいことと、短波長のB光に対して耐光性が弱いので、B光の偏光特性が低下し易く、R光やG光よりもB光に対して改善するのが効果的であるからである。
そして、この実施例1の変形例3でも、R光用及びG光用の透過型偏光板37と、B光用の反射型偏光版板35とをファン26を用いて空冷することで、反射型液晶パネル33,反射型偏光板35,透明ガラス板36,透過型偏光板37の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例1を一部変形させた変形例3の投射型表示装置10Cへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例4の投射型表示装置10Dについて図11及び図12(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図11は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例4の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図12(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例4において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図11及び図12(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例4の投射型表示装置10Dでは、前記した実施例1の変形例3と同様に、R光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’に対して実施例1の変形例2の技術的思想を適用し、R光及びG光に対して不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40a,40bに固着させる一方、B光用反射型液晶パネル組立体30B’に対して実施例1の変形例1の技術的思想を適用し、B光用反射型液晶パネル組立体30B’内にB光に対して不要偏光光除去手段として比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板35を用いることで、実施例1の変形例3と同じ構成であるものの、B光用反射型液晶パネル組立体30B’内のB光用の反射型偏光板35を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40cに直接固着させている点が実施例1の変形例3に対して異なるだけである。
この際、B光用反射型液晶パネル組立体30B’は、3色合成クロスダイクロイックプリズム40に対してR光用反射型液晶パネル組立体30R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体30G’’と同じ光路長が得られるように三角柱31に代えて台形柱43に形成し、B光用の台形柱43内に反射型偏光板32及び反射型液晶パネル33並び反射型偏光板35が図示のように内部を密閉した状態で収納されている。
従って、実施例1を一部変形させた変形例4の投射型表示装置10Dは、実施例1の変形例3の投射型表示装置10Cと略同様の効果を得ることができる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例5の投射型表示装置10Eについて図13及び図14(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図13は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例5の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図14(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例5において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図13及び図14(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例5の投射型表示装置10Eでは、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30Gに対して実施例1の技術的思想を適用し、R光, G光用の反射型液晶パネル組立体30R, 30G内にR光及びG光に対して不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板34を用いる一方、B光用反射型液晶パネル組立体30B’に対して実施例1の変形例1の技術的思想を適用し、B光用反射型液晶パネル組立体30B’内にB光に対して不要偏光光除去手段として比較的耐熱性及び耐光性がある反射型偏光板35を用いているものの、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに隙間なく密着させている点が特徴である。
この際、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cを一辺として各色光用の三角柱31の内部を密閉して、R光及びG光用の透過型偏光板34と、B光用の反射偏光板35とを3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに隙間なく密着させることでこの間の空冷をなくしても、光源11のパワーが比較的小さい場合には、発熱も小さいので、光源11からの熱を3色合成クロスダイクロイックプリズム40内に逃がすことができる。従って、ベース台25の下面25b側にファンを設けなくても良いものであるが、必要に応じてファン26を設けることで各色光用の反射型液晶パネル33の裏面を冷却することができる。
そして、R光用反射型液晶パネル組立体30R及びG光用反射型液晶パネル組立体30G並びにB光用反射型液晶パネル組立体30B’を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに隙間なく密着させることで、色分解及び色合成光学系を小型化できると共に、各色光用の三角柱31内に透明ガラス板36を取り付けていないので、透明ガラス板36からの界面反射による不要反射光が発生しない。
尚、上記した実施例1の変形例3〜変形例5では、各色光の不要偏光光除去手段として、R,G光用に吸収型偏光板を用い、且つ、B光用に反射型偏光板を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、R光用に吸収型偏光板を用い、且つ、G,B光用に反射型偏光板を用いても良く、この場合には明るさの向上を狙って光源(ランプ)のパワーを上げた時にG光帯域の信頼性も向上させることができる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例6の投射型表示装置10Fについて図15及び図16(a),(b)並びに図17を用いて、実施例1(図1,図2)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図15は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図16(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図、
図17は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6において、R光用又はG光用もしくはB光用の反射型液晶パネル組立体を拡大して示した斜視図である。
図15及び図16(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例6の投射型表示装置10Fでは、R光用反射型液晶パネル組立体45R及びG光用反射型液晶パネル組立体45G並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B内にそれぞれ設けた各三角柱46のうちで第3面46c(図17)の形状が実施例1の三角柱31(図1,図2)に対して異なっている。
即ち、図17に拡大して示した如く、実施例1の変形例6では、R光用反射型液晶パネル組立体45R及びG光用反射型液晶パネル組立体45G並びにB光用反射型液晶パネル組立体45Bのそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱46を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱46内で光源11(図15)から色分解光学系17,19(図15)までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面46aに偏光分離手段となる板状の反射型偏光板32(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面46bに反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1に対して同じであるものの、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して所定角度の傾斜角θを有する第3面46cに不要偏光光除去手段となる透過型偏光板34が取り付けられて、所定角度傾斜した各色光用の透過型偏光板34で投射レンズ42側からの不要反射光を投射させないようにしていると共に、更に、三角柱46の第1面46a〜第3面46cで囲まれた空間を下面46d及び上面46eで塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透過型偏光板34側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40c(図15,図16)に対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
この際、三角柱46の光出射面側となる第3面46cの傾斜方向は、各色光用の液晶パネル33から出射される出射光の拡がりに沿って傾斜させるのが望ましい。また、三角柱46の第3面46cの傾斜角θは、この第3面46cに沿って取り付けた各色光用の透過型偏光板34の法線と、各色光の光軸との成す角度として設定されており、各色光用の液晶パネル33から出射される各色光の有効光束の最大角度の光線が投射レンズ42(図15)の取り込み角度を超えるように傾けると効果的であり、具体的には、F2.8の投射レンズ42を用いた場合には三角柱46の第3面46cの傾斜角θを10°以上傾斜させ、また、F3.2の投射レンズ42を用いた場合には8°程度傾斜させている。
尚、上記した三角柱46は、実施例1を一部変形させた後述の変形例7〜9にも適用されるものである。
ここで、上記した投射レンズ42側からの不要反射光について述べると、各色光用の透過型偏光板34から投射レンズ42に至るまでの各光学部品の各界面にはARコート(Anti Reflection Coat:反射防止膜)が施され、各光学部品の各界面で発生する界面反射ロスをできるだけ小さくしているが、各光学部品の各界面にARコートが施されていても実際には0.2%から1%程度反射して不要反射光が生じている。そして、この不要反射光が投射レンズ42を介してスクリーン(図示せず)に投射されると、投射レンズ42から出射される色合成画像光に対してコントラストを低下させたり、ゴースト像が映り込んだりする原因となる。
そこで、実施例1を一部変形させた変形例6の投射型表示装置10Fでは、とくに、各色光用の三角柱46の光出射面側となる第3面46cを各色光の光軸に対して所定角度傾斜させて、この第3面46cに沿って各色光用の透過型偏光板34を傾斜させて取り付けることで、投射レンズ42側からの不要反射光が各色光用の透過型偏光板34に戻って、各色光用の透過型偏光板34の界面反射で再び不要反射光が3色合成クロスダイクロイックプリズム40を介して投射レンズ42に入射する時に不要反射光が投射レンズ42の取り込み角から外れてスクリーン(図示せず)に到達しないようになる。
これにより、投射レンズ42から出射される色合成画像光に対してコントラストを低下させることがなく、且つ、ゴースト像が映り込んだりする原因も除去されるので、高画質の色合成画像光をスクリーン上に投射させることができる。
更に、三角柱46の第3面46cに取り付けた各色光用の透過型偏光板34に、不要波長帯域制限作用を付加することで、色純度を高めることができる。
また、ある色対応の液晶パネル33から他の色対応の液晶パネル33に混入するようなゴースト成分をカットすることができる。例えば、R,G,B各帯域の幅を狭くしたダイクロイックフィルタの蒸着を施した各色光用の透過型偏光板34を採用することで、R,G,B各帯域間の混色成分を減衰させることができる。勿論、ダイクロイックフィルタ付きの各色光用の透過型偏光板34は、前述したように各色光の光軸に対して所定角度傾斜させているので、ダイクロイック膜のような反射型の波長帯域制限機能を持たせても、投射レンズ42側からの不要反射光がスクリーン(図示せず)に到達することがないので、結果として色純度が高くコントラストの良い投射画像を得ることができる。
そして、この実施例1の変形例6でも、図16に示したように、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されているので、ファン26の空冷により各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の透過型偏光板34並びに3色合成クロスダイクロイックプリズム40の温度上昇を抑えて、発熱による劣化をより確実に防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、変形例6の投射型表示装置10Fへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例7の投射型表示装置10Gについて図18及び図19(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)及び実施例1を一部変形させた変形例1(図5,図6)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図18は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例7の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図19(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例7において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図18及び図19(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例7の投射型表示装置10Gでは、R光用反射型液晶パネル組立体45R’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’内にそれぞれ設けた各三角柱46のうちで第3面46c(図17)の形状が実施例1の三角柱31(図1,図2)及び変形例1の三角柱31(図5,図6)に対して異なっている一方、この第3面46cに不要偏光光除去手段として、不要偏光光を反射する各色光用の反射型偏光板35を取り付けている点が変形例1と同じである。
即ち、実施例1の変形例7では、R光用反射型液晶パネル組立体45R’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱46を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱46内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面46a(図17)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板32(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面46b(図17)に反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1及び変形例1に対して同じであるものの、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して所定角度の傾斜角θ(図17)を有する第3面46c(図17)に不要偏光光除去手段となる反射型偏光板35が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられて、所定角度傾斜した各色光用の反射型偏光板35で投射レンズ42側からの不要反射光を投射させないようにしていると共に、各色光用の反射型偏光板35側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている点が実施例1及び変形例1に対して異っている。
この際、三角柱46の光出射面側となる第3面46cの傾斜角θ(図17)は、この第3面46cに沿って取り付けた各色光用の反射型偏光板35の法線と、各色光の光軸との成す角度として設定されており、各色光用の液晶パネル33から出射される各色光の有効光束の最大角度の光線が投射レンズ42(図18)の取り込み角度を超えるように傾けると効果的であり、具体的には、F2.8の投射レンズ42を用いた場合には三角柱46の第3面46cの傾斜角θを10°以上傾斜させ、また、F3.2の投射レンズ42を用いた場合には8°程度傾斜させている。
従って、実施例1を一部変形させた変形例7の投射型表示装置10Gでは、とくに、各色光用の三角柱46の光出射面側となる第3面46cを各色光の光軸に対して所定角度傾斜させて、この第3面46cに沿って各色光用の反射型偏光板35を傾斜させて取り付けることで、投射レンズ42側からの不要反射光が各色光用の反射型偏光板35に戻って、各色光用の反射型偏光板35の界面反射で再び不要反射光が3色合成クロスダイクロイックプリズム40を介して投射レンズ42に入射する時に不要反射光が投射レンズ42の取り込み角から外れてスクリーン(図示せず)に到達しないようになる。
これにより、投射レンズ42から出射される色合成画像光に対してコントラストを低下させることがなく、且つ、ゴースト像が映り込んだりする原因も除去されるので、高画質の色合成画像光をスクリーン上に投射させることができる。
更に、三角柱46の第3面46cに取り付けた各色光用の反射型偏光板35に、例えば、R,G,B各帯域の幅を狭くしたダイクロイックフィルタの蒸着を施して不要波長帯域制限作用を付加することで、色純度が高くコントラストの良い投射画像を得ることができる。
そして、この実施例1の変形例7でも、図19に示したように、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されているので、ファン26の空冷により各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の反射型偏光板35並びに3色合成クロスダイクロイックプリズム40の温度上昇を抑えて、発熱による劣化をより確実に防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、変形例7の投射型表示装置10Gへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例8の投射型表示装置10Hについて図20及び図21(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)及び実施例1を一部変形させた変形例2(図7,図8)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図20は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例8の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図21(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例8において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図20及び図21(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例8の投射型表示装置10Hでは、R光用反射型液晶パネル組立体45R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’’内にそれぞれ設けた各三角柱46のうちで第3面46(図17)cの形状が実施例1の三角柱31(図1,図2)及び変形例2の三角柱31(図7,図8)に対して異なっている一方、この第3面46cに各色光用の透明ガラス板36が取り付けられ且つ各色光用の透明ガラス板36と対向して3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに各色光用の不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37が固着されている点が変形例2と同じである。
即ち、実施例1の変形例8では、R光用反射型液晶パネル組立体45R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱46を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱46内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面46a(図17)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)32が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面46b(図17)に反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1及び変形例2に対して同じであるものの、各色光用の反射型液晶パネル33による反射光を各色光用の反射型偏光板32で反射した各色光の光軸に対して所定角度の傾斜角θ(図17)を有する第3面46c(図17)に透明ガラス板36が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられて、所定角度傾斜した各色光用の透明ガラス板36で投射レンズ42側からの不要反射光を投射させないようにしていると共に、各色光用の透明ガラス板36側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている点が実施例1及び変形例2に対して異っている。
上記に伴って、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cには、各色光用の透明ガラス板36を透過した各色光に対して不用偏光光を除去する各色光用の不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37がそれぞれ固着されている点は変形例2と同じである。
この際、三角柱46の光出射面側となる第3面46cの傾斜角θ(図17)は、この第3面46cに沿って取り付けた各色光用の透明ガラス板36の法線と、各色光の光軸との成す角度として設定されており、各色光用の液晶パネル33から出射される各色光の有効光束の最大角度の光線が投射レンズ42(図20)の取り込み角度を超えるように傾けると効果的であり、具体的には、F2.8の投射レンズ42を用いた場合には三角柱46の第3面46cの傾斜角θを10°以上傾斜させ、また、F3.2の投射レンズ42を用いた場合には8°程度傾斜させている。
従って、実施例1を一部変形させた変形例8の投射型表示装置10Hでは、とくに、各色光用の三角柱46の光出射面側となる第3面46cを各色光の光軸に対して所定角度傾斜させて、この第3面46cに沿って各色光用の透明ガラス板36を傾斜させて取り付けることで、投射レンズ42側からの不要反射光が各色光用の透明ガラス板36に戻って、各色光用の透明ガラス板36の界面反射で再び不要反射光が各色光用の透過型偏光板37及び3色合成クロスダイクロイックプリズム40を介して投射レンズ42に入射する時に不要反射光が投射レンズ42の取り込み角から外れてスクリーン(図示せず)に到達しないようになる。
これにより、投射レンズ42から出射される色合成画像光に対してコントラストを低下させることがなく、且つ、ゴースト像が映り込んだりする原因も除去されるので、高画質の色合成画像光をスクリーン上に投射させることができる。
更に、三角柱46の第3面46cに取り付けた各色光用の透明ガラス板36に、例えば、R,G,B各帯域の幅を狭くしたダイクロイックフィルタの蒸着を施して不要波長帯域制限作用を付加することで、色純度が高くコントラストの良い投射画像を得ることができる。
そして、この実施例1の変形例8でも、図21に示したように、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されているので、ファン26の空冷により各色光用の反射型液晶パネル33及び各色光用の透明ガラス板36と、3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a〜40cに固着させた各色光用の透過型偏光板37の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例1を一部変形させた変形例8の投射型表示装置10Hへの信頼性向上に寄与できる。
次に、実施例1の投射型表示装置10を一部変形させた変形例9の投射型表示装置10Iについて図22及び図23(a),(b)を用いて、実施例1(図1,図2)及び実施例1を一部変形させた変形例3(図9,図10)に対して異なる点を中心にして簡略に説明する。
図22は本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例9の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図23(a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例9において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図22及び図23(a),(b)に示した如く、実施例1を一部変形させた変形例9の投射型表示装置10Iでは、R光用反射型液晶パネル組立体45R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’’並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’内にそれぞれ設けた各三角柱46のうちで第3面46c(図17)の形状が実施例1の三角柱31(図1,図2)及び変形例3の三角柱31(図9,図10)に対して異なっている一方、R光用及びG光用の各三角柱46の第3面46cにR光用及びG光用の透明ガラス板36をそれぞれ取り付け、且つ、B光用の三角柱46の第3面46cにB光に対して不要偏光光除去手段として反射型偏光板35を取り付けていると共に、R光及びびG光に対して不要偏光光除去手段として光吸収型の透過型偏光板37を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに固着させている点が変形例3と同じである。
即ち、実施例1の変形例9では、R光用反射型液晶パネル組立体45R’’及びG光用反射型液晶パネル組立体45G’’ 並びにB光用反射型液晶パネル組立体45B’のそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱46を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱46内で光源11から色分解光学系17,19までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面46a(図17)に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)32が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板32を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面46b(図17)に各色光用の反射型液晶パネル33が取り付けられている点は実施例1及び変形例3に対して同じであるものの、R光用及びG光用の反射型液晶パネル33による各反射光をR光用及びG光用の反射型偏光板32でそれぞれ反射したR光及びG光の光軸に対して所定角度の傾斜角θ(図17)を有する第3面46c(図17)にR光用及びG光用の透明ガラス板36が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えてそれぞれ取り付けられ、且つ、B光用の反射型液晶パネル33による反射光をB光用の反射型偏光板32で反射したB光の光軸に対して所定角度の傾斜角θ(図17)を有する第3面46c(図17)に不要偏光光除去手段となるB光用の反射型偏光板35が実施例1の透過型偏光板34(図1,図2)に代えて取り付けられて、所定角度傾斜したR光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35で投射レンズ42側からの不要反射光を投射させないようにしていると共に、更に、R光用及びG光用の透明ガラス板36側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の各入射面40a,40bに固着させたR光用及びG光用の不要偏光光除去手段となる透過型偏光板37に対して各隙間を隔てて対向させ、且つ、B光用の反射型偏光板35側を3色合成クロスダイクロイックプリズム40の入射面40cに対して隙間を隔てて対向させている点が実施例1及び変形例3と異なっている。
この際、三角柱46の光出射面側となる第3面46cの傾斜角θ(図17)は、この第3面46cに沿ってそれぞれ取り付けたR光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35の各法線と、各色光の光軸との成す角度として設定されており、各色光用の液晶パネル33から出射される各色光の有効光束の最大角度の光線が投射レンズ42(図22)の取り込み角度を超えるように傾けると効果的であり、具体的には、F2.8の投射レンズ42を用いた場合には三角柱46の第3面46cの傾斜角θを10°以上傾斜させ、また、F3.2の投射レンズ42を用いた場合には8°程度傾斜させている。
従って、実施例1を一部変形させた変形例9の投射型表示装置10Iでは、とくに、各色光用の三角柱46の光出射面側となる第3面46cを各色光の光軸に対して所定角度傾斜させて、この第3面46cに沿ってR光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35を傾斜させてそれぞれ取り付けることで、投射レンズ42側からの不要反射光がR光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35に戻って、R光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35の各界面反射で再び不要反射光がR光用,G光用の透過型偏光板37及び3色合成クロスダイクロイックプリズム40を介して投射レンズ42に入射する時に不要反射光が投射レンズ42の取り込み角から外れてスクリーン(図示せず)に到達しないようになる。
これにより、投射レンズ42から出射される色合成画像光に対してコントラストを低下させることがなく、且つ、ゴースト像が映り込んだりする原因も除去されるので、高画質の色合成画像光をスクリーン上に投射させることができる。
更に、三角柱46の第3面46cにそれぞれ取り付けたR光用,G光用の透明ガラス板36及びB光用の反射型偏光板35に、例えば、R,G,B各帯域の幅を狭くしたダイクロイックフィルタの蒸着を施して不要波長帯域制限作用を付加することで、色純度が高くコントラストの良い投射画像を得ることができる。
そして、この実施例1の変形例9でも、図23に示したように、ファン26を回転させた時に生じた風Wがベース台25の下面25b側からこのベース台25に穿設した第1,第2送風孔25c,25dを通り抜けて、ベース台25の上面25a側に送風されているので、ファン26の空冷により反射型液晶パネル33,反射型偏光板35,透明ガラス板36,透過型偏光板37の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例1を一部変形させた変形例9の投射型表示装置10Iへの信頼性向上に寄与できる。
図24は本発明に係る実施例2の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図25は本発明に係る実施例2の投射型表示装置において、3色合成プリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。
図24に示した如く、本発明に係る実施例2の投射型表示装置50は、R光,G光,B光にそれぞれ対応した空間光変調素子として光を反射する反射型を用いて構成されているものの、実施例1に対して光学系の構成が異なっている。
即ち、実施例2の投射型表示装置50では、無偏光の白色光を出射する光源51と、光源51からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系58,60と、R,G,B光用の各空間光変調素子(以下、反射型液晶パネルと記す)83と、R,G,B光用の各液晶パネル83でそれぞれ光変調された各色の画像光を色合成する3色合成プリズム90と、この色合成プリズム90で得られた色合成画像光を投射する投射レンズ92とが同一平面上に配置されている。
まず、光源51はメタルハライドランプ,キセノンランプ,ハロゲンランプなどを用いてR光,G光,B光を含んだ無偏光の白色光を出射しており、この光源51から出射した白色光が凹球面反射鏡52で反射されることにより、略々平行光となって凹球面反射鏡52の前面に取り付けた第1のフライアイレンズアレイ53と、この第1のフライアイレンズアレイ53の前方に設けた第2のフライアイレンズアレイ54とに順に入射される。これら第1,第2のフライアイレンズアレイ53,54は、対をなして白色光の光束内の照度分布を均一化するためのインテグレータを構成している。尚,光源51の前方に、紫外光及び赤外光をカットする図示しない可視外光除去フィルタを配置しても良い。
この後、第1,第2のフライアイレンズアレイ53,54により照度分布を均一化された無偏光の白色光は、偏光変換光学素子となる偏光変換プリズムアレイ55に入射される。この偏光変換プリズムアレイ55は、実施例1の偏光変換プリズムアレイ15(図1)と同様に構成されているものであり、偏光分離プリズムアレイと、λ/2位相差板とを有して、全体として平板状に構成されている。そして、偏光変換プリズムアレイ55を透過した光は、所定の一方向の偏光光となされており、この実施例2でも実施例1と同様に、偏光変換プリズムアレイ55によって得られる所定の一方向の偏光光は例えばP偏光光であるが、これに限られるわけではなく、光源51からの白色光を光変換プリズムアレイ55でS偏光光に偏光変換する方法も可能である。
この後、偏光変換プリズムアレイ55を透過したP偏光光の白色光は、第1のフィールドレンズ56を経て、第1のコールドミラー57によって反射されて光路を曲げられ、第1のダイクロイックミラー58に入射する。この第1のダイクロイックミラー58は、3原色光のうちの2色の成分光を透過させ、残りを反射する。この実施例2の形態においては、第1のダイクロイックミラー58は、例えばR光及びG光を透過させ、B光を反射する。
そして、第1のダイクロイックミラー58を透過したR光及びG光は、第2のコールドミラー59によって反射され、第2のダイクロイックミラー60に入射する。この第2のダイクロイックミラー60は、例えばR光を透過させ、G光を反射する。
この後、第2のダイクロイックミラー60を透過したR光は、第2のフィールドレンズ61及び偏光板62を経て、R光用反射型液晶パネル組立体80Rに入射する。
一方、第2のダイクロイックミラー60により反射されたG光は、第3のフィールドレンズ63及び偏光板64を経て、G光用反射型液晶パネル組立体80Gに入射する。
また、第1のダイクロイックミラー58により反射されたB光は、第3のコールドミラー65によって反射され、さらに、第4のコールドミラー66によって反射されて、第4のフィールドレンズ67及び偏光板68を経て、B光用反射型液晶パネル組立体80Bに入射する。
上記から第1,第2のダイクロイックミラー58,60が光源51からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系を構成しており、且つ、光源51から色分解光学系58,60までの各構成部材が、R光,G光,B光を、各色光用の反射型液晶パネル(反射型空間光変調素子)83にそれぞれ照明するための各色光照明手段となっている。
このように構成された色分解光学系においては、光源51からR,G,B光用の各液晶パネル80R,80G,80Bに至る各光路長は、互いに略等しくなっている。
尚、第2〜第4のコールドミラー59,65,66は、必ずしもコールドミラーでなくても良く、入射する光を反射する特性であれば、通常の金属膜反射ミラーまたは各色光帯域を反射するダイクロイックミラーであっても良い。
ここで、R光用反射型液晶パネル組立体80R及びG光用反射型液晶パネル組立体80G並びにB光用反射型液晶パネル組立体80Bは全て同一に構成されており、且つ、R光用反射型液晶パネル組立体80R及びG光用反射型液晶パネル組立体80G並びにB光用反射型液晶パネル組立体80Bは、実施例1とは形状の異なる色合成光学系として第1〜第3プリズム90a〜90cを接合して形成された3色合成プリズム90の各入射面に対してそれぞれ隙間を隔てて対向している。
また、R光用反射型液晶パネル組立体80R及びG光用反射型液晶パネル組立体80G並びにB光用反射型液晶パネル組立体80B及び3色合成プリズム90は、アルミ材などを用いたベース台70(図25のみ図示)の上面70a上に接着剤により固定されている。
更に、図24及び図25に示した如く、R光用反射型液晶パネル組立体80R及びG光用反射型液晶パネル組立体80G並びにB光用反射型液晶パネル組立体80Bのそれぞれは、実施例1と同様に、内部を中空状に形成した三角柱81(図25のみ図示)を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱81内で光源51から色分解光学系58,60までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)82が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板82を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面に反射型液晶パネル83が取り付けられていると共に、各色光用の反射型液晶パネル83による反射光を各色光用の反射型偏光板82で反射した各色光の光軸に対して直交する第3面に不要偏光光除去手段となる透過型偏光板84が取り付けられ、更に、三角柱81の第1面〜第3面で囲まれた空間を下面及び上面で塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透過型偏光板84側を3色合成プリズム90の第1〜第3プリズム90a〜90cの各入射面に対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
この際、各色光用の三角柱81にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板82及び反射型液晶パネル83並びに透過型偏光板84は、ベース台70(図25のみ図示)の上面70aに対して垂設されている。また、各色光用の反射型液晶パネル83は、液晶のプレチルト分を往復で補正するための波長板83a(図25のみ図示)が表面に取り付けられており、且つ、各色光用の反射型液晶パネル83を冷却するためのヒートシンク83b(図25のみ図示)が反射型液晶パネル83の裏面に取り付けられている。
そして、P偏光成分のR光,G光,B光をR光用反射型液晶パネル組立体80R,G光用反射型液晶パネル組立体80G,B光用反射型液晶パネル組立体80Bにそれぞれ入射させた時に、各色光用の三角柱81に取り付けた各色光用の反射型偏光板82によりP偏光成分のみを透過させて各色光用の反射型液晶パネル83に入射させている。
この後、各色光用の反射型液晶パネル83内でR光,G光,B光の各色の画像信号に応じて光変調されて反射された各光束は、それぞれ対応する各色光用の反射型偏光板82に戻り、ここで各色光用の反射型偏光板82により各色光用の反射型液晶パネル83で光変調されて反射された各光束を偏光分離し、他方向の直線偏光成分(ここでは、S偏光成分)のみを反射した光束を各色光用の透過型偏光板84を透過させた後に3色合成プリズム90に対して3方向から入射させている。
この際、3色合成プリズム90は、いわゆる「フィリップス型プリズム」と呼ばれるものであり、例えば、特許第2505758号公報に記載されているように、画面対応部分に接合部を有さないプリズムであり、いわゆる「3板式ビデオカメラ」で色分解プリズムとして使用されているものである。この3色合成プリズム90は、少なくとも2組の対向面を形成して配置された少なくとも第1〜第3プリズム90a〜90cより構成されており、第1プリズム90aと第2プリズム90bとを接合した第1の対向面には、R光を反射し且つG光を透過させる第1ダイクロイック膜が形成され、第1プリズム90aと第3プリズム90cとを接合した第2の対向面には、R光及びG光を透過させ且つB光を反射する第2ダイクロイック膜が形成されている。
従って、この3色合成プリズム90において、第1プリズム90aから入射されたR光は、第1ダイクロイック膜により反射され、第2ダイクロイック膜を透過して、第3プリズム90c内に進入し、また、第2プリズム90bから入射されたG光は、第1,第2ダイクロイック膜をそのまま透過して、第3プリズム90c内に進入し、また、第3プリズム90cから入射されたB光は、第2ダイクロイック膜により反射され、この第3プリズム90c内でR光,G光,B光の各画像光が色合成され、3色合成プリズム90で得られた色合成画像光が1/4波長板91を介して投射レンズ92に入射され、この投射レンズ92によって図示しないスクリーン上に拡大投射されて実像を結像し、色合成画像光を表示している。
このように、この実施例2の投射型表示装置50も、同一平面上に、色分解光学系、偏光分離、空間光変調、色合成光学系部、投射レンズを構成する光学素子を配置して構成されているので、装置全体を同一平面上において構成することができ、装置の高さを低くしてコンパクトに構成することができる。また、光源51から各色光用の反射型液晶パネル83までに至る光路長が等しくなっていることにより、色分解光学系内においてリレーレンズが不要となっており、光学系の構成を簡素化することができ、製造の容易化及びコスト低廉化を図ることができる。
更に、実施例2では、図25に示した如く、ベース台70の上面70a上で例えばG光用反射型液晶パネル組立体80Gに対して隙間を隔てて3色合成プリズム90中の第2プリズム90bを対向させて、G光用反射型液晶パネル組立体80G内にG光を入射させた時に、内部を密閉したG光用の三角柱81にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板82及び反射型液晶パネル83並びに透過型偏光板84と、3色合成プリズム90中の第2プリズム90bとが光源51からの光によって温度上昇するので、これらの光学部材の温度上昇を避けるために、ベース台70の下面70b側に、空冷手段となるファン71が回転自在に設置されている。
これに伴って、ベース台70には、G光用反射型液晶パネル組立体80Gと3色合成プリズム90中の第2プリズム90bとの間に形成された隙間に対応して第1送風孔70cが貫通して穿設されていると共に、G光用の反射型液晶パネル83の裏面に取り付けたヒートシンク83bと対向して第2送風孔70dが貫通して穿設されている。
そして、ファン71を回転させた時に生じた風Wがベース台70の下面70b側からこのベース台70に穿設した第1,第2送風孔70c,70dを通り抜けて、ベース台70の上面70a側に送風されている。ここで、第1送風孔70cを通り抜けた風Wは、G光用の三角柱81に取り付けた透過型偏光板84と3色合成プリズム90中の第2プリズム90bの入射面との間に形成された隙間内に送風されて、G光用の透過型偏光板84の表面と3色合成プリズム90中の第2プリズム90bの入射面とをそれぞれ冷却すると共に、第2送風孔70dを通り抜けた風WでG光用の反射型液晶パネル83の裏面に取り付けたヒートシンク83bを冷却しているので、G光用の反射型液晶パネル83及びG光用の透過型偏光板84並びに3色合成プリズム90の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例2の投射型表示装置50への信頼性向上に寄与できる。
尚、R光用反射型液晶パネル組立体80R及びB光用反射型液晶パネル組立体80Bも、ここでの図示を省略するものの、G光用反射型液晶パネル組立体80Gと同様にベース台70の下面70b側に設けたファン71により冷却している。
尚更に、上記した本発明に係る実施例2の投射型表示装置50に対して、実施例1の変形例1〜9と略同様の構成を採用することにより、実施例2の各変形例を構成することが可能であることは明らかである。また、この実施例2の変形例において、各色光の不要偏光光除去手段として、R光用に吸収型偏光板を用い、且つ、G,B光用に反射型偏光板を用いても良い。
図26は本発明に係る実施例3の投射型表示装置の構成を示した斜視図、
図27は本発明に係る実施例3の投射型表示装置の構成を示した平面図、
図28(a),(b)は実施例3の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,R光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにB光用反射型液晶パネル組立体を示したX−X断面図である。
図26及び図27に示した如く、本発明に係る実施例3の投射型表示装置100はR光,G光,B光にそれぞれ対応した空間光変調素子として光を反射する反射型を用いて構成されているものの、実施例1及び実施例2に対して光学系の構成が異なっている。
即ち、実施例3の投射型表示装置100では、実施例1,2とは異なって、上下に2層構成になった光学系を有している。この際、光学系の上層部分は、無偏光の白色光を出射する光源101と、光源101からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系108,112とが配置され、一方、光学系の下層部分は、R,G,B光用の各反射型空間光変調素子(以下、反射型液晶パネルと記す)133と、R,G,B光用の各液晶パネル133でそれぞれ偏向変調された各色の画像光を色合成する3色合成クロスダイクロイックプリズム140と、この3色合成クロスダイクロイックプリズム140で得られた色合成画像光を投射する投射レンズ142とが配置されている。
まず、光源101はメタルハライドランプ,キセノンランプ,ハロゲンランプなどを用いてR光,G光,B光を含んだ白色光を出射しており、この光源101から出射した白色光が凹球面反射鏡102で反射されることにより、略々平行光となって凹球面反射鏡102の前方に設けた第1のフライアイレンズアレイ103と、この第1のフライアイレンズアレイ103の前方に設けた第2のフライアイレンズアレイ104とに順に入射される。これら第1,第2のフライアイレンズアレイ103,104は、対をなして白色光の光束内の照度分布を均一化するためのインテグレータを構成している。尚、光源101の前方に、紫外光及び赤外光をカットする図示しない可視外光除去フィルタを配置しても良い。
この後、第1,第2のフライアイレンズアレイ103,104により照度分布を均一化された無偏光の白色光は、偏光変換光学素子となる偏光変換プリズムアレイ105に入射される。この偏光変換プリズムアレイ105は、実施例1の偏光変換プリズムアレイ15(図1)と同様に構成されているものであり、偏光分離プリズムアレイと、λ/2位相差板とを有して、全体として平板状に構成されている。そして、偏光変換プリズムアレイ105を透過した光は、所定の一方向の偏光光となされており、この実施例3でも実施例1と同様に、偏光変換プリズムアレイ105によって得られる所定の一方向の偏光光は例えばP偏光光であるが、これに限られるわけではなく、光源101からの白色光を光変換プリズムアレイ105でS偏光光に偏光変換する方法も可能である。
この後、偏光変換プリズムアレイ105を透過したP偏光光の白色光は、第1のフィールドレンズ106を経て、第1のコールドミラー107によって反射されて光路を曲げられ、第1のダイクロイックミラー108に入射する。この第1のダイクロイックミラー108は、3原色光のうちの2色の成分光を透過させ、残りを反射する。この実施例3の形態においては、第1のダイクロイックミラー108は、例えばR光を透過させ、G光及びB光を反射する。
そして、第1のダイクロイックミラー108を透過したR光は、第2のコールドミラー109によって反射され、第2のフィールドレンズ110を経て集光される。このR光は、光路方向転換用の第1のステアリングミラー111に反射されることにより、下層部分に向けて光路を90°折り曲げられる。第1のステアリングミラー111で反射されたR光は、下層部分に配置されたR光用反射型液晶パネル組立体130Rに入射する。
また、第1のダイクロイックミラー108により反射されたG光及びB光は、第2のダイクロイックミラー112に入射する。この第2のダイクロイックミラー112は、例えばB光を透過させ、G光を反射する。
この後、第2のダイクロイックミラー112により反射されたG光は、第3のフィールドレンズ113を経て、光路方向転換用の第2のステアリングミラー114に反射されることにより、下層部分に向けて光路を90°折り曲げられる。第2のステアリングミラー114で反射されたG光は、下層部分に配置されたG光用反射型液晶パネル組立体130Gに入射する。
一方、第2のダイクロイックミラー112を透過したB光は、第1のリレーレンズ115を経て、第3のコールドミラー116によって反射され、第2のリレーレンズ117を経て集光される。このB光は、さらに、第4のコールドミラー118によって反射され、第4のフィールドレンズ119を経て、光路方向転換用の第3のステアリングミラー120に反射されることにより、下層部分に向けて光路を90°折り曲げられる。第3のステアリングミラー120で反射されたB光は、下層部分に配置されたB光用反射型液晶パネル組立体130Bに入射する。
上記から第1,第2のダイクロイックミラー108,112が光源101からの白色光をR光,G光,B光に色分解する色分解光学系を構成しており、且つ、光源101から色分解光学系108,112までの各構成部材が、R光,G光,B光を、各色光用の反射型液晶パネル(反射型空間光変調素子)133にそれぞれ照明するための各色光照明手段となっている。
ここで、R光用反射型液晶パネル組立体130R及びG光用反射型液晶パネル組立体130G並びにB光用反射型液晶パネル組立体130Bは全て同一に構成されており、且つ、R光用反射型液晶パネル組立体130R及びG光用反射型液晶パネル組立体130G並びにB光用反射型液晶パネル組立体130Bは、直方体形状に形成された色合成光学系となる3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向している。
この際、R光用反射型液晶パネル組立体130R及びG光用反射型液晶パネル組立体130G並びにB光用反射型液晶パネル組立体130Bと、3色合成クロスダイクロイックプリズム140は、図28(a),(b)に示した如く、アルミ材などを用いたベース台121の上面121a上に接着剤により固定されている。
更に、図26及び図27並びに図28(a),(b)に示した如く、R光用反射型液晶パネル組立体130R及びG光用反射型液晶パネル組立体130G並びにB光用反射型液晶パネル組立体130Bのそれぞれは、内部を中空状に形成した三角柱131を各色光ごとに用意して、各色光用の三角柱131内で光源101から色分解光学系108,112までの各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有する第1面に偏光分離手段となる板状の反射型偏光板(いわゆる「ワイヤグリッド偏光子」)132が取り付けられ、且つ、各色光用の反射型偏光板132を透過した各色光の光軸に対して直交する第2面に反射型液晶パネル133が取り付けられていると共に、各色光用の反射型液晶パネル133による反射光を各色光用の反射型偏光板132で反射した各色光の光軸に対して直交する第3面に不要偏光光除去手段となる透過型偏光板134が取り付けられ、更に、三角柱131の第1面〜第3面で囲まれた空間を下面及び上面で塵埃などに対して密閉させた状態で、各色光用の透過型偏光板134側を3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cに対してそれぞれ隙間を隔てて対向させている。
この際、各色光用の三角柱131内で、反射型偏光板132はベース台121の上面121aに対して45°傾斜しており、透過型偏光板134はベース台121の上面121aに対して垂設されている。
また、各色光用の反射型液晶パネル133は、実施例1,2とは異なって、ベース台121の下面121b側に取り付けられて、ベース台121に貫通して穿設した開口部121cを臨み、且つ、この開口部121cを上方から覆うように液晶のプレチルト分を往復で補正するための波長板133aが取り付けられていると共に、反射型液晶パネル133を冷却するためのヒートシンク133bが反射型液晶パネル133の裏面に取り付けられている。尚、この実施例3では、反射型液晶パネル133をベース台121の下面121b側に取り付けた場合を説明したが、ベース台121の上面121a側に取り付けることも可能であり、この場合には反射型液晶パネル133の裏面に取り付けたヒートシンク133bを冷却するための送風孔をベース台121に穿設しておけば良いものである。
そして、P偏光成分のR光,G光,B光をR光用反射型液晶パネル組立体130R,G光用反射型液晶パネル組立体130G,B光用反射型液晶パネル組立体130Bにそれぞれ入射させた時に、各色光用の三角柱131に取り付けた各色光用の反射型偏光板132によりP偏光成分のみを透過させて各色光用の反射型液晶パネル133に入射させる。
この後、各色光用の反射型液晶パネル133内でR光,G光,B光の各色の画像信号に応じて光変調されて反射された各光束は、それぞれ対応する各色光用の反射型偏光板132に戻り、ここで各色光用の反射型偏光板132により各色光用の反射型液晶パネル133で光変調されて反射された光束を偏光分離し、他方向の直線偏光成分(ここでは、S偏光成分)のみを反射した各光束を各色光用の透過型偏光板134を透過させた後に3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cから入射させている。尚、この実施例3では、色合成光学系として3色合成クロスダイクロイックプリズム140を使用しているが、実施例2で説明したような「フィリップス型プリズム」を用いることもできる。
この後、3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cから入射されたR光,G光,B光の各色の画像光は、3色合成クロスダイクロイックプリズム140内に形成した第1,第2ダイクロイック膜140e,140fによって色合成され、この3色合成クロスダイクロイックプリズム140で得られた色合成画像光が出射面140dから出射されて1/4波長板141を介して投射レンズ142に入射され、この投射レンズ142によって図示しないスクリーン上に拡大投射されて実像を結像し、色合成画像光を表示している。
この投射型表示装置100においては、前述したように、色分解光学系と色合成光学系とが上下に2層構成になっているので、上層部分の外周側において光路を引き回して色分解し、下層部分で偏光分離、空間光変調、色合成光学系及び投射レンズへと光束を導くようにしており、光学系全体を小型化しても、光路の引き回しに無理がなく、光学素子の配置に余裕がある状態となっている。
ここで、実施例3では、R光用反射型液晶パネル組立体130R,G光用反射型液晶パネル組立体130G,B光用反射型液晶パネル組立体130B内に、R光,G光,B光をそれぞれ入射させた時に、内部を密閉した各色光用の三角柱131にそれぞれ取り付けて配置した反射型偏光板132及び反射型液晶パネル133並びに透過型偏光板134と、3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cとが光源101からの光によって温度上昇するので、これらの光学部材の温度上昇を避けるために、図28(a),(b)に示したように、ベース台121の下面121b側に、空冷手段となるファン122が回転自在に設置されている。
これに伴って、ベース台121には、各色光用の反射型液晶パネル組立体130R,130G,130Bと3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cとの間に形成された各隙間に対応して送風孔121dがそれぞれ貫通して穿設されている。
そして、ファン122を回転させた時に生じた風Wがベース台121の下面121b側からこのベース台121に穿設した送風孔121dを通り抜けて、ベース台121の上面121a側に送風されている。ここで、送風孔121dを通り抜けた風Wは、各色光用の三角柱131に取り付けた透過型偏光板134と3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cとの間に形成された各隙間内に送風されて、各色光用の透過型偏光板34の表面と3色合成クロスダイクロイックプリズム140の各入射面140a〜140cとをそれぞれ冷却すると共に、ファン122からの風Wで各色光用の反射型液晶パネル133の裏面に取り付けたヒートシンク133bを冷却しているので、各色光用の反射型液晶パネル133及び各色光用の透過型偏光板134並びに3色合成クロスダイクロイックプリズム140の温度上昇を抑えて、発熱による劣化を防止でき、これにより高輝度化、高コントラス化が達成でき、実施例3の投射型表示装置100への信頼性向上に寄与できる。
尚更に、上記した本発明に係る実施例3の投射型表示装置100に対して、実施例1の変形例1〜9と略同様の構成を採用することにより、実施例3の各変形例を構成することが可能であることは明らかである。また、この実施例3の変形例において、各色光の不要偏光光除去手段として、R光用に吸収型偏光板を用い、且つ、G,B光用に反射型偏光板を用いても良い。
本発明に係る実施例1の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、R光用又はG光用もしくはB光用の反射型液晶パネル組立体を拡大して示した斜視図である。 (a)〜(c)は本発明に係る実施例1の投射型表示装置において、反射型液晶パネル組立体内の反射型偏光板を説明するための図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例1の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例1において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例2の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例2において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例3の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例3において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例4の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例4において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例5の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例5において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例6において、R光用又はG光用もしくはB光用の反射型液晶パネル組立体を拡大して示した斜視図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例7の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例7において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例8の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例8において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,3色合成クロスダイクロイックプリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例9の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例1の投射型表示装置を一部変形させた変形例9において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,B光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにR光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例2の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 本発明に係る実施例2の投射型表示装置において、3色合成プリズム及びG光用反射型液晶パネル組立体を示した側面図である。 本発明に係る実施例3の投射型表示装置の構成を示した斜視図である。 本発明に係る実施例3の投射型表示装置の構成を示した平面図である。 (a),(b)は実施例3の投射型表示装置において、R,G,B光用の各反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズムを示した斜視図,R光用反射型液晶パネル組立体及び3色合成クロスダイクロイックプリズム並びにB光用反射型液晶パネル組立体を示したX−X断面図である。 従来例の投射型表示装置を示した構成図である。 従来例の投射型表示装置において、冷却用のファンの配置を示した側面図である。 従来例の投射型表示装置において、偏光子及び液晶パネルを冷却する状態を示した斜視図である。
符号の説明
10…実施例1の投射型表示装置、
10A…実施例1を一部変形させた変形例1の投射型表示装置、
10B…実施例1を一部変形させた変形例2の投射型表示装置、
10C…実施例1を一部変形させた変形例3の投射型表示装置、
10D…実施例1を一部変形させた変形例4の投射型表示装置、
10E…実施例1を一部変形させた変形例5の投射型表示装置、
10F…実施例1を一部変形させた変形例6の投射型表示装置、
10G…実施例1を一部変形させた変形例7の投射型表示装置、
10H…実施例1を一部変形させた変形例8の投射型表示装置、
10I…実施例1を一部変形させた変形例9の投射型表示装置、
11…光源、15…偏光変換光学素子(偏光変換プリズムアレイ)、
17…第1のダイクロイックミラー、19…第2のダイクロイックミラー、
25…ベース台、25a…上面、25b…下面、25c,25d…第1,第2送風孔、 26…空冷手段(ファン)、
30R,30R’,30R’’…R光用反射型液晶パネル組立体、
30G,30G’,30G’’…G光用反射型液晶パネル組立体、
30B,30B’,30B’’…B光用反射型液晶パネル組立体、
31…三角柱、31a…第1面、31b…第2面、31c…第3面、
31d…下面、31e…上面、
32…反射型偏光板(ワイヤグリッド偏光子)、
33…反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)、
33a…波長板、33b…ヒートシンク、
34…不要偏光光除去手段(透過型偏光板)、
35…不要偏光光除去手段(反射型偏光板)、
36…透明ガラス板、37…不要偏光光除去手段(透過型偏光板)、
40…3色合成クロスダイクロイックプリズム、
40a〜40c…入射面、40d…出射面、
42…投射レンズ、
43…台形柱、
45R,45R’,45R’’…R光用反射型液晶パネル組立体、
45G,45G’,45G’’…G光用反射型液晶パネル組立体、
45B,45B’,45B’’…B光用反射型液晶パネル組立体、
46…三角柱、46a…第1面、46b…第2面、46c…第3面、
46d…下面、46e…上面、
50…実施例2の投射型表示装置、
51…光源、55…偏光変換光学素子(偏光変換プリズムアレイ)、
58…第1のダイクロイックミラー、60…第2のダイクロイックミラー、
70…ベース台、70a…上面、70b…下面、70c,70d…第1,第2送風孔、 71…空冷手段(ファン)、
80R…R光用反射型液晶パネル組立体、
80G…G光用反射型液晶パネル組立体、
80B…B光用反射型液晶パネル組立体、
81…三角柱、82…反射型偏光板(ワイヤグリッド偏光子)、
83…反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)、
83a…波長板、83b…ヒートシンク、
84…不要偏光光除去手段(透過型偏光板)、
90…3色合成プリズム、90a〜90c…第1〜第3プリズム、
92…投射レンズ、
100…実施例3の投射型表示装置、
101…光源、105…偏光変換光学素子(偏光変換プリズムアレイ)、
108…第1のダイクロイックミラー、112…第2のダイクロイックミラー、
121…ベース台、121a…上面、121b…下面、
121c…開口部、121d…送風孔、
122…空冷手段(ファン)、
130R…R光用反射型液晶パネル組立体、
130G…G光用反射型液晶パネル組立体、
130B…B光用反射型液晶パネル組立体、
131…三角柱、132…反射型偏光板(ワイヤグリッド偏光子)、
133…反射型空間光変調素子(反射型液晶パネル)、
133a…波長板、133b…ヒートシンク、
134…不要偏光光除去手段(透過型偏光板)、
140…3色合成クロスダイクロイックプリズム、
140a〜140c…入射面、140d…出射面、
142…投射レンズ、
W…風。

Claims (6)

  1. R光,G光,B光にそれぞれ対応した各色光用の反射型空間光変調素子と、
    前記R光,前記G光,前記B光を、前記各色光用の反射型空間光変調素子にそれぞれ照明するための各色光照明手段と、
    前記各色光照明手段からの前記R光,前記G光,前記B光の一方向の偏光成分をそれぞれ透過させると共に、透過した前記R光,前記G光,前記B光を前記各色光用の反射型空間光変調素子で各色光の画像信号に応じて光変調して得られた前記一方向の偏光成分とは異なる他方向の偏光成分を各色の画像光として反射させる各色光用の反射型偏光板と、
    前記各色光用の反射型偏光板で反射された前記各色光用の反射型空間光変調素子からの前記各色の画像光に対して不要な偏光成分を除去して出射させる各色光用の不要偏光光除去手段と、
    前記各色光用の不要偏光光除去手段から出射した前記各色の画像光を色合成して色合成画像光として出射させる色合成光学系と、
    前記色合成画像光を投射する投射レンズとを備え、
    前記各色光用の不要偏光光除去手段は、前記R光及び前記G光に対して前記不要偏光光を吸収する偏光板である一方、前記B光に対して前記不要偏光光を反射する偏光板であることを特徴とする投射型表示装置。
  2. 前記各色光照明手段からの各色光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、前記各色光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記各色光用の反射型偏光板を透過した各色光の光軸に対して直交し、前記各色光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記各色光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記各色光用の反射型偏光板で反射させた各色光の光軸に対して直交し、前記各色光用の不要偏光光除去手段を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有する各色光用の三角柱が、前記色合成光学系に近接配置されていることを特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
  3. 前記各色光照明手段からの各色光のうちでR光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、R光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記R光用の反射型偏光板を透過した前記R光の光軸に対して直交し、R光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記R光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記R光用の反射型偏光板で反射させた前記R光の光軸に対して直交し、R光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するR光用の三角柱と、
    前記各色光照明手段からの各色光のうちでG光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、G光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記G光用の反射型偏光板を透過した前記G光の光軸に対して直交し、G光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記G光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記G光用の反射型偏光板で反射させた前記G光の光軸に対して直交し、G光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するG光用の三角柱と、
    前記各色光照明手段からの各色光のうちでB光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、B光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記B光用の反射型偏光板を透過した前記B光の光軸に対して直交し、B光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記B光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記B光用の反射型偏光板で反射させた前記B光の光軸に対して直交し、前記不要偏光光を反射する偏光板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するB光用の三角柱とが、前記色合成光学系に近接配置されており、
    前記R光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記R光用の透明ガラス板及び前記G光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記G光用の透明ガラス板にそれぞれ対向する前記色合成光学系の各入射面に前記不要偏光光を吸収する偏光板を固着させたことを特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
  4. 記各色光照明手段からの各色光のうちでR光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記光用の反射型偏光板を透過した前記R光の光軸に対して直交し、光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記光用の反射型偏光板で反射させ前記R光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないようにR光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するR光用の三角柱と、
    前記各色光照明手段からの各色光のうちでG光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、G光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記G光用の反射型偏光板を透過した前記G光の光軸に対して直交し、G光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記G光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記G光用の反射型偏光板で反射させた前記G光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないようにG光用の透明ガラス板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するG光用の三角柱と、
    前記各色光照明手段からの各色光のうちでB光の光軸に対して45°の傾斜角を有し、B光用の反射型偏光板を取り付ける第1面と、前記B光用の反射型偏光板を透過した前記B光の光軸に対して直交し、B光用の反射型空間光変調素子を取り付ける第2面と、前記B光用の反射型空間光変調素子による反射光を前記B光用の反射型偏光板で反射させた前記B光の光軸に対して所定角度の傾斜角を有し、前記不要偏光光を反射すると共に前記投射レンズ側からの不要反射光を投射させないように偏光板を取り付ける第3面と、前記第1面〜前記第3面で囲まれた空間を密閉する下面及び上面とを有するB光用の三角柱とが、前記色合成光学系に近接配置されており、
    前記R光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記R光用の透明ガラス板及び前記G光用の三角柱の前記第3面に取り付けた前記G光用の透明ガラス板にそれぞれ対向する前記色合成光学系の各入射面に前記不要偏光光を吸収する偏光板を固着させたことを特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
  5. 前記R光用及びG光用の透明ガラス板は、不用波長帯域制限する機能を有することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の投射型表示装置。
  6. 前記各色光用の不要偏光光除去手段を空冷する空冷手段を備えたことを特徴とする請求項2〜請求項4のうちいずれか1項記載の投射型表示装置。
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