JPS62502149A

JPS62502149A - ２重中継レンズシステムと単一投映レンズを使用する３光バルブオストワルド純色プロジェクタの光配置

Info

Publication number: JPS62502149A
Application number: JP61504094A
Authority: JP
Inventors: レデブアー，アルノ・ジー; スプロツトベリー，ドナルド・イー
Original assignee: ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ−
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1987-08-20
Also published as: WO1987000640A1; US4836649A; EP0230454B1; DE3671542D1; EP0230454A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】２重中継レンズシステムと単一投映レンズを使用する３光バルブオストワルド純色プロジェクタの光装置発明の背景本発明は、液晶光バルブプロジェクタに関し、特に、光バルブで像を照射するための光中継を有する液晶光バルブプロジェクタに関する。

液晶光バルブ（Ｌ　ＣＬ　Ｖ）技術の発達の結果、１以上のＬＣＬＶ技術を使用して投映される光を変調する大きなスクリーンのプロジェクタが発達した。ＬＣＬＶ技術は陰極線管（ＣＲＴ技術）のような適切な装置によって選択的に調整される。

色液晶光バルブプロジェクタは典型的に、０光を３つの原色帯域、つまり赤、緑、および青光成分に分離するプリズムまたはビームスプリッタのような色分離装置を具備する。赤、緑、および青成分は投映のための光バルブによって個々に変調される。色ＬＣＬＶプロジェクタの例には、米国特許第４．４２５，０２８号明細書（Ｒ，Ｊ、ギャグノンその他、１９８４年１月１０日）、および米国特許第４，４６１゜５４２号明細書（Ｒ，Ｊ、ギャグノン、１９８４年７月２４日）がある。

既知の完全なカラー液晶光バルブプロジェクタは、光学要素を包蔵するために大型になる傾向がある。例えば、特定の光学装置には、異なる平面にＣＲＴ光バルブ装置を配置しなければならない両軸の偏光を使用する。ある光装置はＣＲＴ光バルブ装置の配置に加えてより大きな光学装置またはより大きな装置間の間隔が要求される。大きさを無視すると、ＬＣＬＶプロジェクタが大きすぎれは、船上のように間隔が制限されている応用には不適当である。

大きさの考慮に加えて、両軸の偏光を使用すると一般にコントラストが低下するという特徴がある。両軸の偏光を使用するには、“インライン無限”表示システムまたは“パンケーキウィンドウ”表示システムとして知られている表示システムのような装置が考えられる。インライン無限表示システムは偏光装置を具備し、単一軸の偏光を有する光で照射された時に透過率がよくなる。両軸の偏光を有する偏光された光または偏光されない光で照射することは、実質上の光の量が偏光器によって取除かれることになる。インライン無限表示システムの１例は、文献（ファランドオプティカル社、Ｍ−１２９Ｂ、１９７４年１１月）に記載されている。

既知の液晶光バルブプロジェクタの別の特徴は、液晶光バルブの必要なテレセントリック（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ　）照射を行うために像を拡大する照射光学技術を使用することである。この様な拡大照射光学装置は効率が悪く、また色分離装置を含むプロジェクタの他の装置の設計が制限されてしまう。

既知の完全カラー液晶光バルブプロジェクタは屈折媒体として光学的等級オイルを有する複雑な色分離装置を使用する。

この様なオイルを使用すると、漏出の可能性があり、また価・格が高く、さらに複雑となり、重量が増加してしまう可能性がある。光学的タンクは適切な動作に特に基づいていなければならない。

発明の概要それ故コンパクトでまた容量の小さい液晶光バルブプロジェクタを提供することは有効である。

また、コンパクトで単一軸の偏光のみを使用する液晶光バルブプロジェクタを提供することも有効である。　゛さらに本発明のもう一つの目的は、コンパクトで、効率の高い、また単一軸の偏光を使用する液晶光バルブプロジェクタを提供することである。

さらに別の目的は、異なる大きさに容易に適応する効率の高い照射システムを有する液晶光バルブプロジェクタを提供　”することである。

さらに別の目的は、照射構造、偏光装置、および／または色分離装置の配置位置に柔軟性を持たせることのできる液晶光バルブを照射する照射レンズ中継装置を具備する液晶光バルブを提供することである。

さらに別の目的は、両方のレンズ中継装置が両方の中継装置に共通のレンズを使用する照射レンズ中継装置と光バルブ像形成レンズ中継装置を具備する液晶光バルブプロジェクタを提供することである。

さらに別の目的は、液体で充満した色分離システムを必要としない液晶光バルブプロジェクタを提供することである。

前述の、およびその他の目的および特徴は、照射を行う照射装置、照射孔を照射する光学中継、第１の偏光状態を有する第１の光ビームを提供する照射中継光学装置と共同するポラライザ、第１、第２、および第３の色を有する各光ビームを提供する第１の光ビームに応じる色分離装置、および偏光変調照射を出力するために第１、第２、および第３の色を有する光ビームを変調する第１、第２、および第３の光変調装置を具備する液晶光バルブプロテクタによって達成される。

開示された液晶光バルブプロジェクタの別の特徴は、液晶光、バルブの像を短い後焦点距離を有する広角投映レンズの後焦点面に中継するために照射中継光学装置と協同する投映中継光装置を具備して、良好な光学特性を得る光バルブ像中継に本発明の特性は添附図面と関連して以下の詳細な説明から当業者によって容易に理解されるであろう。

第１図は、本発明の液晶光バルブプロジェクタの斜視図であり、第２図は、第１図の液晶光バルブプロジェクタの概要的止面図である。

詳細な説明以下の詳細な説明と図では、装置は共通の符号で示される。

また図は実際の大きさではない。

第１図には、偏光されない白色光をコールドミラー１３に供給するアークランプ照射源１１を具備する液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）プロジェクタ１０が示される。

よく知られているように、コールドミラーは可視光を反射し、赤外線領域の放射線を透過する。コールドミラー１３は特に、照射源１１からの偏光されない白色光の方向を変えてこの様な光から熱を除くように動作する。コールドミラー１３から反射された光は照射孔１５に向けられる。孔１５を通った光はもう一つのコールドミラー１７に当り、反射された白色光は図を簡単にするために簡単なレンズとして示される適当なレンズ構造の中継レンズ１９に向けられる。

中継レンズ１９はプレポラライザ２１を照射するこのプレポラライザ２１はそれに関してＰ偏光である偏光光を透過する。マクネイル型のプレポラライザ２１を透過した偏光光は孔止め２２を照射する。孔止め２２を通る光はＳ偏光光を反射するマクネイル型のポラライザ／アナライザ２３を照射する。ポラライザ／アナライザ２３に関して、ポラライザ２１からの偏光光はＳ偏光され、それ故反射される。孔止め２２はプレポラライザ２１とポラライザ／アナライザ２３との間でそれらから等距離に位；置される。

よりよい特性を得るために、プレポラライザ２１とポラライザ／アナライザ２３は屈折率適合用液体を有する液体充填ハウジング２１ａ　、　２３ａ内に配置されるのが好ましい。また、両者を単一の屈折率適合液体充填ハウジング中に配置することもできる。

前面反射して光路を折曲げるリフレクタ２５はＳ偏光光を１照射軸ＩＡに添ってさらに別の中継レンズ２７に向ける。中継レンズ２７は図を簡単にするために簡単なレンズとして示され１．るが、適切なレンズ構造である。

中継レンズ２７は、入来光の青部分を反射し残りの部分を゛透過する青ダイクロイックセパレータ２９を照射する。この場５合、残りの部分は、入来光の赤および縁部分を含む。青ダイクロイックセパレータ２９の面は照射軸ＩＡに関して４５度に位置され第２図の紙面に対して垂直である。

青ダイクロイックセパレータ２９を透過する光は、面が青ダイクロイックセパレータ２９の面に関して９０度でありまた照射軸ＩＡに関して４５度である赤ダイクロイックセパレータ３１を照射する。赤グイクロイックセパレータ３１は入来光の赤部分を反射し、残りの部分を透過する。この場合、残りの部分は入来光の縁部分であり、照射軸ＩＡと共直線の緑照射軸ＣＩＡに沿っている。透過された縁先は陰極線管（ＣＲＴ）先バルブ装置３３の光バルブを照射する。既知のように、ＣＲＴ光バルブ装置３３は変調された偏光である反射された光を供給する。

ＣＲＴ光バルブ装置３３は投映するために像の縁部分を変調する。

後面反射により光路を折曲げるリフレクタ３５は青ダイクロイックセパレータ２９の面に平行であり、照射軸ＩＡに平行な青照射軸ＢＩＡに沿って青光を進める。青光は赤ダイクロイックセパレータ３１の面に平行な面にありセパレータ３１の光効果を補償する補償板３７を通り、ＣＲＴ光バルブ装置３９の光バルブを照射する。ＣＲＴ光バルブ装置３９は投映するために像の青部分を変調する。

後面反射リフレクタ４１は赤ダイクロイックセパレータ３１の面に平行な面であり、緑照射軸ＣＩＡと青照射軸ＢＩＡに平行な赤照射軸ＲＩＡに添って赤光を進める。ＣＲＴ光バルブ装置４３の光バルブは赤光を受取り、投映するために像の赤部分を変調する。

ＣＲＴ光バルブ装置３３．３９．４３の光バルブは関係する緑照射軸ＣＩＡ、青照射軸ＢＩＡ、および青照射軸ＲＩＡと光学的に整列され、３つのＣＲＴ光バルブ装置によって反射された各像照射はそれらの各軸に沿って進められる。前記のように、これらの軸は平行である。この様な軸は共通平面にあることが好ましい。

ＣＲＴ光バルブ装置３３によって反射された緑部光の変調された縁先は赤ダイクロイックセパレータ３１を通り、赤ダイクロイックセパレータ３１でＣＲＴ光バルブ装置４３によって反射される赤部光変調の変調された像光と結合される。結合された赤および線像は青グイクロイックセパレータ２９を通り、そこでＣＲＴ光バルブ装置３９によって反射された前編光の変調された像と結合される。

結合された赤、緑、青（ＲＧＢ）偏光の変調された像光は中継レンズ２７を通り、折畳みリフレクタ２５によってポラライザ／アナライザ２３に反射される。ＲＧＢ像光のＰ偏光光はポラライザ／アナライザ２３によって透過され孔止め４４を照射する。孔止め４４を通る光は、前面反射リフレクタ４５を照射する。

レンズ４７はリフレクタ４５によって反射された光を受取り、補償板４９を通って後面反射リフレクタ５１に向かう照射を供給する。補償板４９とリフレクタ５１は共に青ダイクロイックセパレータ２９と赤ダイクロイックセパレータの光学的効果を補償すれる。中継レンズ２７と４７は投映レンズ５３の後焦点面で光バルブの結合されたＲＧＢ像に中継しまた焦点を当てる像システムとして協同する。

ポラライザ、ダイクロイック色セパレータ、および補償板を具備する色分離装置は空気によって光学的に結合される。

青ダイクロイックリフレクタ２９、赤ダイクロイックリフレクタ３１、補償板３７、および補償板４９は同じ厚さであり、後面反射リフレクタ３５・、４１、および５１はこの様な厚さの半分である。補償板３７．４９、および後面反射リフレクタ３５．４１．５１は、赤、緑、および青光が実質的に同一光路を通るように設置される。

前記液晶光バルブプロジェクタ１０において、中継レンズ１９と２７は光バルブ装置３３．３９．４３に照射孔１５の像を中継するために照射像システムとして協同する。レンズ１９と２７はｌ：ｌの像比であることが好ましい。

前記のように、中継レンズ２７と４７は投映レンズ５３の後焦点面に光バルブの結合されたＲＧＢ像を中継し焦点を結ばせる光バルブ像形成システムテとして協同する。レンズ２７と４７は１：１の像比であることが好ましい。ＲＢＧ光バルブ像の開示された中継レンズ像と共に、短い後焦点長を有する広角レンズが投映レンズ５３として使用される。短い後焦点距離の広角投映レンズはもっと長い後焦点距離を有するレンズよりよい特性を有する。

以上が多数の利点と特徴を有する液晶光バルブの説明であった。

単一軸の偏光を使用する特性として、すべての色は改良されたコントラストとより高いシステム効率を与えるように偏光される。

照射孔中継と光バルブ像中継の利点として、照射および投映路は所望のパッケージに適切なように異なる方法（もっと少ないまたはもっと多い折畳みリフレクタを必要とする）で折曲げた通路にすることができる。さらに、この様な中継によって、照射構造と色分離装置の構成と配置位置が柔軟になる。

好ましい１：１中継レンズ像システムはいくつかの利点を提供する。プレポラライザ２１とポラライザ／アナライザ２３は、照射群が最も狭い光路の中心に位置される。特に、プレプロライザ２１とポラライザ／アナライザ２３は照射孔像と光バルブ像光路に対して孔止め２２．４４に近い位置に配置される。従って、プレポラライザ２１とポラライザ／アナライザ２３の大きさは最少限度に止どめることができる。１：ルンズ中継装置の重要な利点は、プレポラライザ２１とポラライザ／アナライザ２３が、入射照射に対する入射角範囲が１：１のレンズ中継とともに小さいため、最適なパフォーマンスを提供することである。さらに、照射孔像レンズ中継と光バルブ像レンズ中継は両方のレンズ中継に共通のレンズを具備する。

１：１の照射中継の別の利点は、照射孔が源照射を効果的使用できる液晶光バルブの大きさに匹敵することである。また、１：１照射中継によってプレポラライザは熱生成源照射から離すことができ、それによって歪みによる複屈折を避けることかできる。

空気によって分離される装置を有する開示された色分離装置の利点として、屈折率整合用光学材料の充填容器が簡単になる。

前記およびその他の利点および特徴の結果として、開示された液晶光バルブプロジェクタは改良されたパフォーマンス、高い投映像コントラスト、高いシステム効率を提供し、各種の容積制限に合うように効果的にまたコンパクトにパッケージされる。

以上、本発明の特定の実施例について説明しか、請求の範囲に記載された技術的範囲から外れることなく種々の修正と変更が可能であることは当業者には明らかであろう。

国際調査報告ｍｍ＾−―““　ｐｃτ／υＳ　８６１０１４コアＡＮＮＥＸ　τ０　τＨΣ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ）！　ＲＥＦＯＲＴ　ＯＮ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）偏光されていない光に応じて変調されていない偏光光を供給する偏光手段と、前記変調されていない偏光光に応じて偏光変調照射を供給する変調手段と、前記偏光手段に偏光されていない光を供給し、前記変調手段に前記変調されていない偏光光を供給することによって１対１の像比を与える光源照射像手段を備えているプロジェクタ。
（２）前記光源照射像手段が前記偏光手段を照射する第１の照射中継レンズと前記偏光手段からの変調されていない偏光光に応じる第２の照射中継レンズとを有する光源照射中継レンズシステムを備えている請求の範囲第１項記載のプロジェクタ。
（３）前記光源照射中継レンズシステムが孔止めを備え、前記偏光手段が前記孔止めの近くに位置されている請求の範囲第２項記載のプロジェクタ。
（４）前記光源照射中継レンズシステムが光路を備え、前記偏光手段が前記光路の中央に位置している請求の範囲第２項記載のプロジェクタ。
（５）前記偏光変調照射を描く手段を備えている請求の範囲第１項記載のプロジェクタ。
（６）前記光源照射を描く手段が、前記偏光手段を照射する第１の照射中継レンズと前記偏光手段からの変調されていない偏光光に応じる第２の照射中継レンズとを有する光源照射中継レンズシステムを備えている請求の範囲第５項記載のプロジェクタ。
（７）前記偏光手段が前記偏光変調照射を透過し、前記偏光変調照射を描く手段が前記偏光手段によって透過された変調された照射に応じる変調照射中継レンズを備えている請求の範囲第６項記載のプロジェクタ。
（８）前記光源照射中継レンズシステムが孔止めを備え、前記偏光変調照射を描く手段が孔止めを備え、前記偏光手段が前記両方の孔止めの近くに位置されている請求の範囲第７項記載のプロジェクタ。
（９）前記光源照射中継レンズシステムが照射中継路を具備し、前記偏光変調照射を描く手段が変調された照射の中継路を具備し、前記偏光手段が前記両方の路の中央に位置されている請求の範囲第７項記載のプロジェクタ。
（１０）前記第２の照射中継レンズと前記変調された照射の中継レンズが前記偏光変調照射を描くように協同する請求の範囲第７項記載のプロジェクタ。
（１１）前記第２の照射中継レンズと前記変調された照射の中継レンズが前記変調された照射の１対１の像を供給する請求の範囲第１０項記載のプロジェクタ。
（１２）前記偏光手段と前記変調手段との間に配置された色分離手段を備えている請求の範囲第１項記載のプロジェクタ。
（１３）前記色分離手段が空気によって光学的に結合されたダイクロイック色セパレータを備えている請求の範囲第１２項記載のプロジェクタ。
（１４）前記ダイクロイック色セパレータが平行軸に沿って異なる色の入射照射を供給するように位置されている請求の範囲第１３項記載のプロジェクタ。
（１５）前記変調手段が複数の液晶光バルブを備えている請求の範囲第１項記載のプロジェクタ。
（１６）照射孔を供給する照射手段と、１以上の液晶光バルブに前記照射孔を描くポラライザと協同する１対１の像比を与える手段とを備えている１以上の液晶光バルブとポラライザを有する液晶光バルブプロジェクタに対する照射システム。
（１７）前記像を描く手段がポラライザを照射する第１の中継レンズとポラライザの偏光された出力に応じる第２の中継レンズとを有する中継レンズシステムを備えている請求の範囲第１６項記載の照射システム。
（１８）前記第１および第２の中継レンズがポラライザの一方に位置されている請求の範囲第１７項記載の照射システム。
（１９）前記中継レンズシステムが照射を描く光路を備え、ポラライザが前記光路の中央に位置されている請求の範囲第１７項記載の照射システム。
（２０）第１の光路に沿って変調されない照射を供給する照射手段と、前記変調されていない照射を受取り、第２の光路に沿って変調された照射を供給する変調手段と、前記変調されていないおよび変調された照射を導き透過する光学手段と、前記変調されていないおよび変調された照射の焦点を結ばせる前記第１の光路と前記第２の光路とに配置される１対１の像比を有する中継光学手段とを備えているプロジェクタ。
（２１）前記中継光学手段が２以上の中継レンズを備え、そのうちの一つが前記変調されていない照射および前記変調された照射の両方の焦点を結ばせる前記第１の光路と前記第２の光路に配置されている請求の範囲第２０項記載のプロジェクタ。
（２２）前記中継レンズの他方が前記第１の光路にのみ配置され前記変調されていない照射のみの焦点を結ばせる請求の範囲第２１項記載のプロジェクタ。
（２３）前記光学手段が、孔止めと、前記孔止め近くに配置されたそれに導かれる変調されていない照射を偏光するためのポラライザ手段とを備えている請求の範囲第２０項記載のプロジェクタ。
（２４）前記ポラライザ手段が前記孔止めのいずれかの例に第１および第２のポラライザを備えている請求の範囲第２３項記載のプロジェクタ。
（２５）前記孔止めが前記第１のポラライザと第２のポライザとの間の中間に位置されている請求の範囲第２４項記載のプロジェクタ。
（２６）第１の光路に沿って変調されていない照射を導く照射手段と、前記第１の光路を横切って配置される孔止めと、変調されていない照射を偏光する前記孔止め近くにある前記第１の光路に配置されるポラライザ手段とを備えているプロジェクタ。
（２７）前記ポラライザ手段が前記孔止めのいずれかの側に第１および第２のポラライザを備えている請求の範囲第２６項記載のプロジェクタ。
（２８）前記孔止めが前記第１のポラライザと第２のポラライザとの間の中間に位置されている請求の範囲第２７項記載のプロジェクタ。