JPS621391A - Projection type color display device - Google Patents

Projection type color display device

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JPS621391A
JPS621391A JP60141388A JP14138885A JPS621391A JP S621391 A JPS621391 A JP S621391A JP 60141388 A JP60141388 A JP 60141388A JP 14138885 A JP14138885 A JP 14138885A JP S621391 A JPS621391 A JP S621391A
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弘 鎌倉
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富雄 曽根原
Takeshi Ono
武志 小野
Junichi Nakamura
旬一 中村
Shuji Ariga
有賀 修二
Fumitaka Yajima
章隆 矢島
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Abstract

PURPOSE:To improve the contrast of a projected picture by separating the light of a light source into plural color rays of light by a cube prism and forming an image with a transmission type light valve corresponding to color rays of light. CONSTITUTION:The white light emitted from a light source 40 is separated into 3 colors by the first cube prism 42. Separated color rays of light are made incident on a transmission type light valve 44. The light valve 44 shows a light transmissivity corresponding to red, blue, and green images, and color rays of light are synthesized into a display picture by the second cube prism 45. Since 4 rectangular prisms are so combined that their dichroic films are protected in the cube prism and the incidence surface is coated with a reflection preventing film, the collimated light is separated into colors and colors are synthesized efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数枚の像影成用のライトバルブを用いた投
写型カラー表示装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection type color display device using a plurality of image forming light valves.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の投写型カラー表示装置は、特閥昭58−1.50
957に開示されているように、Fi!を型ライトバル
ブと、ダイクワイツクミラーによって単色の画像を合成
するものであった。
The conventional projection type color display device
As disclosed in 957, Fi! It was designed to synthesize a monochromatic image using a light bulb and a diagonal mirror.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、従来技術では以下の問題点を有する。 However, the conventional technology has the following problems.

第1に反射型ライトバルブであり、ライトバルブ表面の
反射がフ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。
First, it is a reflection type light valve, and reflection on the light valve surface causes a decrease in the load resistance. Second, since the light valve is controlled by light from a cathode ray tube (CRT), it is a large-scale device. Third, the dichroic mirror had to have excellent polarization separation performance.

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
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a compact projection type color display device with excellent contrast and high efficiency in the use of light from a light source.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の投写型カラー表示装置は、光源光を波長により
透過、反射により分離する第1のキューズブリズム、更
に分離された光束を変調する像形成用透過型ライトバル
ブ、ライトバルブ通過後の光束を合成する第2のキエー
ブプリズム、合成後の光束を投写する投写光学系からな
ることを特徴とする。また、キューズブリズムは直角を
挾む、2辺に、赤、青の選択反射特性を有する直角プリ
ズムを4個立方体になるよう接着したことを特徴とする
。更に2個のキューブプリズムは、ほぼ同一の選択反射
特性を有することを特徴とする。
The projection type color display device of the present invention includes a first cuzebrism that separates light source light by transmission and reflection according to wavelength, a transmission type light valve for image formation that modulates the separated light flux, and a light flux after passing through the light valve. It is characterized by comprising a second Chieve prism that combines the light beams, and a projection optical system that projects the combined light beam. Further, the Q's Prism is characterized by having four right-angled prisms having red and blue selective reflection characteristics glued to two sides sandwiching a right angle to form a cube. Furthermore, the two cube prisms are characterized by having substantially the same selective reflection characteristics.

〔作用〕[Effect]

本発明の上記の構成によれば、第1のキューブプリズム
で、複数り)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
変調を受ける。透過型ライトバルブを用いた投射光から
ライトバルブ表面の反射光の影響を除くことができ、投
写画像のフントラストが向上する。またライトバルブは
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、アクティブマトリクスを用いるとコントラスト、
1;30位が容易に得られる。又、PI、ZTや電気泳
動などの光スイツチ素子を用いれば薄形なライトバルブ
であるため、装置はコンパクトになる。
According to the above configuration of the present invention, the first cube prism separates the light into a plurality of color lights. Next, image formation is performed using a transmission type light valve corresponding to colored light, and the colored light is modulated. The influence of reflected light on the surface of the light valve can be removed from the light projected using the transmission type light valve, and the image quality of the projected image is improved. In addition, the light valve uses an image display panel that uses the electro-optic effect of liquid crystal,
In particular, when using an active matrix, contrast,
1; 30th position is easily obtained. Furthermore, if an optical switch element such as PI, ZT or electrophoresis is used, the light valve will be thin and the device will be compact.

第2のキューブプリズムは、第1のキューブプリズムと
同一の選択反射特性を有し、分離された色光を可逆的に
合成する。たとえば赤、青、緑に白色光を分離する第1
のキューズブリズムに対し第2のキューブプリズムは、
第1のキエーブプリズムとほぼ同等の赤、青、緑の色光
分離特性?有し、可避的に赤、緑、青の画像色光を合成
し、ライトバルブが全て透過であれば合成後白色とする
ものである。キューズブリズムは、色光を分離するだけ
で良く、従来技術で必要であった偏光成分を限定する性
能は不要である。
The second cube prism has the same selective reflection characteristics as the first cube prism, and reversibly combines the separated colored lights. For example, the first step is to separate white light into red, blue, and green.
The second cube prism is
Red, blue, and green color light separation characteristics that are almost the same as the first Chieve prism? The image color light of red, green, and blue is unavoidably synthesized, and if all of the light valves are transparent, the synthesized light becomes white. Q'sbrism only needs to separate colored light, and does not require the ability to limit polarization components, which was required in the prior art.

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、各色光に対応した光源は不要であり、単一光源
で済み、合成された色光は、投写レンズによりスクリー
ンに結像する。
In this way, since the light source light is separated into colored lights, modulated, and combined, there is no need for a light source for each color light, a single light source is sufficient, and the combined colored light is imaged on the screen by the projection lens. .

〔実施例〕〔Example〕

g1図は、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。
Figure g1 shows a principle diagram of a projection type display device in an embodiment of the present invention.

光源1から発数した光はコンデンサレンズ2によつフリ
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
Light emitted from a light source 1 is frimated by a condenser lens 2, illuminates a light valve 3, is enlarged and projected by a projection lens 4, and forms an image on a screen 5.

第2図は、本発明の光源についての詳細図であり、(α
)が照明系の構成図で、(b)がり7レクタの分光特性
を示すグラフである。
FIG. 2 is a detailed diagram of the light source of the present invention, (α
) is a configuration diagram of the illumination system, and (b) is a graph showing the spectral characteristics of the 7-rector.

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71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1
3により光束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(h)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である。
The lamp 10 is a high color rendering lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, or a xenon lamp.The elliptical mirror 11 aligns the point light emitting part 12 so as to overlap the first focal point 71, focuses the light on the second focal point F2, and lens 1
3, the light beam 14 is collimated. Elliptical mirror 11
is made of a cold mirror, and as shown in graph (h), it is configured to transmit infrared rays so that heat is not easily transmitted to the front of the illumination system.

第3図は、本発明の実施例における、キエーブプリズム
の構成図で、(α)が、直角プリズムの斜視図、(S>
がキューブプリズムの組立方法を表わした図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a Chieve prism in an embodiment of the present invention, where (α) is a perspective view of a right-angle prism, and (S>
is a diagram showing a method of assembling a cube prism.

直角プリズム20は、直角を挾む2辺にそれぞれグイク
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Cb)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s ” 1.52〜1.54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2組立てる第4図は、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、(α)に概念図と、
(b)に分光特性B示す。
The right-angle prism 20 is made by forming red-reflecting and blue-reflecting layers of a guichroic mirror on two sides of the right angle by vapor deposition or sputtering, and combining four prisms as shown in Cb). For adhesion, optical adhesion is performed using an adhesive having a refractive index of s'' 1.52 to 1.54 of PALSAM and a synthetic adhesive. A diagram showing the color separation of a cube prism, with a conceptual diagram (α) and
Spectral characteristic B is shown in (b).

キューブプリズム5oに白色光31をブリ′X:1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5原色に色分離が行なわれる。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1色光分離の特性は極めて良い。
When the white light 31 is made to enter the cube prism 5o almost perpendicularly to the surface of the lens X, the colors are separated into the five primary colors of red, blue, and green by the respective selective reflection films. As for the spectral characteristics, as shown in (b)), the filter characteristics of each color have steep characteristics, and the characteristics of one color light separation are extremely good.

又%入射面は1Mg?1.Zr01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。
Also, is the % incidence plane 1Mg? 1. By coating with a multilayer antireflection film such as Zr01, more effective use of light becomes possible.

第5図は、本発明による投写微カラー表示装置の全体の
構成図を表わしたもので、(α)は正面図で、Cb)は
平面図、(C)は側面図である。
FIG. 5 shows the overall configuration of the projection fine color display device according to the present invention, in which (α) is a front view, Cb) is a plan view, and (C) is a side view.

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1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45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。
The white light emitted from the light source 40 passes through the condenser lens 41
The light is collimated by the light beam, enters the first cube prism 42, and is separated into three colors: red, blue, and green. The direction of the separated color light is bent by a mirror 45 and enters a transmission type light valve 44 . The light valve 44 is arranged at a position where the projection lens 46 forms an image.

ライトバルブ44は、3枚それぞれ、赤、青。The three light bulbs 44 are red and blue.

緑、の画像に対応した光の透過性を示し、加法混色によ
り、それぞれの表示両像がスクリーンで合成される様に
、第2のキュープリズム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。
The color light is combined by the second cue prism 45 and projected onto the screen by the projection lens 46 so that both displayed images are combined on the screen by additive color mixing. be done.

ライトバルブ44の駆動方式は、日経エレクトロニクス
NO351(1984)P211に記載したものに準じ
ている。
The driving method of the light valve 44 is based on that described in Nikkei Electronics No. 351 (1984) P211.

第6図は、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(α)は正面図、(
b)は平面図、(c)は側Ifi図である。
FIG. 6 shows an overall configuration diagram of another embodiment of the projection type color display device according to the present invention, in which (α) is a front view, (α) is a front view;
b) is a plan view, and (c) is a side Ifi view.

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、1t、緑の3色に色分離される。分解され
た色光はミラー55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。第2のキー
ーププリズム55は、色合成プリズムでライトバルブの
透過光を合成する。
The white light emitted from the light source 50 passes through the condenser lens 51
The light is collimated and enters the first cube prism 52, where it is separated into three colors: red, 1t, and green. The direction of the separated color light is bent by a mirror 55 and enters a transmission type light valve 54. The light valve is placed at a position where the projection lens 56 forms an image. The second keep prism 55 is a color combining prism that combines the light transmitted through the light valves.

上述のように、キューブプリズムは、4個の直角プリズ
ムのグイクロイック膜を保護するように重ねて作成して
あり、入射面は、反射防止膜ごコーティングしであるた
め、コリメートした光を効率良く色分な9色合成するこ
とがでさ、投写レンズに対しても、空気層より屈折率が
高いプリズム分ライトバルブとの間に置くことにより、
実質のバックフォーカス3縮めることかでざる。
As mentioned above, the cube prism is made by stacking the gicroic films of four right-angled prisms to protect them, and the incident surface is coated with an anti-reflection film, so the collimated light is efficiently colored. By placing the prism between the projection lens and the light valve, which has a higher refractive index than the air layer, it is possible to synthesize 9 colors.
The actual back focus is reduced by 3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、6過型ライトバルブ
と、第1.第2キエーププリズムによる色光り色分離と
色合成が、より効率良く可能であり、第1のキエーププ
リズムと第2のキューブプリズムは全て同一の色光分離
性能で良く、シかも形状も同一サイズで良いため、きわ
めてコンパクトな装置が実現できる。
As described above, according to the present invention, the six-type light valve and the first. Color separation and color synthesis using the second Kiep prism can be performed more efficiently, and the first Kiep prism and the second cube prism can all have the same color separation performance and have the same shape and size. This makes it possible to realize an extremely compact device.

又、単一の白色光源と、単一投写レンズのみで構成され
ているため、赤、青、緑のライトバルブの光学的位置ズ
レに対しても調整が簡単である。
Furthermore, since it is composed of only a single white light source and a single projection lens, it is easy to adjust the optical positional deviations of the red, blue, and green light valves.

更には、ライトバルブの絵素は、それぞれマトリクス状
に構成した液晶ライトバルブである為、ブラウン管を用
いた投写型表示に比べて、フンS −ゼンスF4!1は
必要としないため、回路も簡単となり、高圧部分もない
為安全な装置という効果を有している。
Furthermore, since the picture elements of the light valve are liquid crystal light valves configured in a matrix, the circuit is simpler as it does not require the HunS-Zens F4!1 compared to a projection type display using a cathode ray tube. Since there are no high pressure parts, it has the effect of being a safe device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による投写型表示装置の原理図を示す
。 第2図は、本発明の光源についての詳紀図で、(α)は
照明系のtp、弐図を、(b)はり7レクタの分光特性
図2示す。 第3図は、本発明のキューブプリズムの構成図で、(α
)は直角ノリ・〆Aの斜視図を(4)はキューブプリズ
ムの組立方法図P示す。 第4図は、本発明のキーーププリズムの色分離を示し、
(α)はキエーププリズムの色分離の概念図をCb)は
キューブプリズムの色分離の分光特性図2示す。 第5図は、本発明の投写型カラー表示装置の全体の構成
図で(eL)は正面図をCb)は平面図を(C)は側面
図を示す。 第6図は、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、(α)は正面図をCb)は平面図を(C)
は側面図を示す。 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1のキューブプリズム45・−・・
・・ミラー 45・・・・・・第2のキューブプリズム以  上
FIG. 1 shows a principle diagram of a projection type display device according to the present invention. FIG. 2 is a detailed chart of the light source of the present invention, (α) shows the tp and 2 diagrams of the illumination system, and (b) shows the spectral characteristics diagram 2 of the beam 7 rector. FIG. 3 is a block diagram of the cube prism of the present invention, (α
) shows a perspective view of the right angle sear and finish A, and (4) shows a diagram P of how to assemble the cube prism. FIG. 4 shows the color separation of the keep prism of the present invention,
(α) is a conceptual diagram of the color separation of the Kiep prism, and Cb) is the spectral characteristic diagram 2 of the color separation of the cube prism. FIG. 5 is an overall configuration diagram of the projection type color display device of the present invention, in which (eL) shows a front view, Cb) shows a plan view, and (C) shows a side view. FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of the projection type color display device of the present invention, (α) is a front view, and (Cb) is a plan view.
shows a side view. 1...Light source 2...Condenser lens 3...
...Light valve 4 ...Projection lens 5 ...Screen 42 ...First cube prism 45 ...
...Mirror 45...Second cube prism or higher

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)画像形成のためのライトバルブと、色光を合成す
るダイクロイックミラー、投写光源系と照明系から成る
投写型表示装置において、光源光を色光に分離する第1
のキューブプリズムと、第1のキューブプリズムと色光
を透過時に変調するライトバルブと変調された色光を合
成する第2のキューブプリズムによってカラー画像表示
を行なうことを特徴とする投写形カラー表示装置。
(1) In a projection display device consisting of a light valve for image formation, a dichroic mirror for combining colored light, a projection light source system, and an illumination system, the first
A projection type color display device characterized in that a color image is displayed using a cube prism, a first cube prism, a light valve that modulates colored light when transmitted, and a second cube prism that combines the modulated colored light.
(2)前記キューブプリズムは、直角を挾む2辺に赤、
青、の2色の選択反射特性を有する直角プリズムを4個
立方体になるように接着したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の投写型カラー表示装置。
(2) The cube prism has red on two sides sandwiching the right angle.
2. The projection type color display device according to claim 1, wherein four rectangular prisms having selective reflection characteristics for two colors of blue are glued together to form a cube.
(3)前記第1のキューブプリズムと、第2のキューブ
プリズムは、ほぼ同一の選択反射特性を有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の投写型カラー表示
装置。
(3) The projection type color display device according to claim 1, wherein the first cube prism and the second cube prism have substantially the same selective reflection characteristics.
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