JPH0561129A

JPH0561129A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JPH0561129A
Application number: JP3219060A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsunaga; 弘松永; Takashi Endo; 傑遠藤; Yuko Watanabe; 祐子渡辺; Toru Toyoguchi; 亨豊口
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】色むらが少なく、高画質で小型大画面の液晶
投射型表示装置を安価に提供する。【構成】白色光は光源１から先ずダイクロイックミラ
ー２に入射し、緑色光と赤色光は透過する。反射した青
色光はミラー５で進行方向が変えられ、青色光用液晶ラ
イトバルブ９に入射し、変調後ダイクロイックプリズム
６及び７を透過して投射レンズ８に入射する。赤色光は
ダイクロイックミラー３で反射して赤色光用液晶ライト
バルブ１０に入射し、変調後ダイクロイックプリズム６
の接合面で反射してダイクロイックプリズム７を透過し
投射レンズ８に入射する。緑色光はダイクロイックミラ
ー３を透過し緑色光用液晶ライトバルブ１１に入射し、
変調後ミラー４で進行方向を変えられダイクロイックプ
リズム７の接合面で反射して投射レンズ８に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブを経
た各色光の像をカラーで投射する装置に係わり、より具
体的には白色光を３色光に分解した３つの光路に挿入さ
れた３枚の液晶ライトバルブで変調した３色光を合成し
て投射する表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、投射型表示装置は、小型化、低価
格化、短い投射距離での大画面化の傾向にあり、その結
果、液晶ライトバルブの小型化及びレンズの広角化が進
んでいる。

【０００３】従来、投射型表示装置は、図７及び図８に
示すように、大別して２種類の光学配置のものが提案さ
れているが、図８は光源から各液晶ライトバルブ面まで
の光路長を等しくするか、略等しくすることによって、
色むらの発生を防止するように配慮されている。図７及
び図８において、１は白色光源、２及び３はダイクロイ
ックミラー、４及び５はミラー、８は投射レンズ、９，
１０及び１１は液晶ライトバルブ、１４及び１５はダイ
クロイックプリズム、１６及び１７はダイクロイックミ
ラーである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８のような光学配置
において、光の成分を合成する装置として、射出光線束
中に平行平面板を斜めに挿入すると、この平行平面板を
通過する光成分に非点収差に似た収差（以後アスと称す
る）が発生し、点像が乱れる現象が起って、投射された
像の画質の低下を招く。図７の構成の場合はアスの影響
はないが、生産コストその他の面で高価なものとなり、
経済的に色むらの発生を抑止するには図８の構成が有利
である。そこで、図８に示す投射型表示装置で発生する
アスを軽減する方法として、１．光成分の合成装置として用いられる平行平面板の厚
さを薄くする。２．投射光学装置（投影レンズ）の口径比を小さくす
る。などの方法が考えられる。

【０００５】しかし、前記１．の平行平面板の厚さを薄
くする方法は、強度の点で限界があり、而も保持機構に
よる平行平面板の歪が投射画面に悪影響を及ぼすという
弊害を伴う。前記２．の投射レンズの口径を小さくする
方法は、被写界深度を深くしてアスによる点像の乱れを
被写界深度の範囲内に取込もうとするものであるが、こ
の場合は投射画面が暗くなるという弊害を伴う。

【０００６】また、液晶ライトバルブの画素数を一定と
して、液晶ライトバルブサイズを小型化した場合、各画
素の面積が小さくなる。従って、同一口径比の投射レン
ズで液晶ライトバルブの像を投射しようとすると、小型
化された液晶ライトバルブの方が被写界深度が浅くな
る。また、同一投射距離に同一サイズの投射画面を得よ
うとする場合、液晶ライトバルブサイズが小型化すれ
ば、投射レンズを広角化しなければならない。更に、各
液晶ライトバルブから投射レンズまでの光路の間には、
赤成分、緑成分、青成分の３色の光を合成する部材が入
るため、各液晶ライトバルブから投射レンズまでの距離
が非常に長くなるという問題がある。

【０００７】３枚の液晶ライトバルブを用いた投射型表
示装置には、歪曲収差が小さいこと、倍率の色収差が小
さいこと、テレセントリックに近いことなどが要求され
るが、液晶ライトバルブから投射レンズまでの距離が長
くなると、投射レンズの広角化をより一層難しくし、こ
れがコストアップの原因ともなる。

【０００８】本発明の目的は、色むらが少なく、高画質
で小型大画面の投射型表示装置を安価に提供することに
ある。

【課題を解決するための手段】

【０００９】本発明はこれらの課題を解決しようとする
ものであって、光源から発生する白色光を赤成分、緑成
分、青成分の３色光に分解する部材と、前記分解された
３色光の各々を変調する目的で光路に挿入された３枚の
液晶ライトバルブと、前記変調された３色光を合成する
合成部材と、合成された光を投射する投射光学部材とか
ら成り、光源から各々液晶ライトバルブまでの赤成分、
緑成分、青成分それぞれの光路長が等しいか、または略
等しくされている投射型表示装置において、前記合成部
材に、接合面にダイクロイックコーティングを施した１
個または２個の合成プリズムを用いたことに特徴を有す
る。

【００１０】この合成プリズムは一対の直角二等辺三角
プリズムをそれらの斜辺を互いに接合した直方体または
正方体で接合面にダイクロイックコーティングを施した
ものが好適である。

【００１１】また、合成プリズムを一対の平行四辺形プ
リズムと１個の直角二等辺三角プリズムで構成して、こ
の一対の平行四辺形プリズムにはいずれも２組の対角が
それぞれ１３５°と４５°の平行四辺形から成る四角柱
を選び、光軸が互いに直角になるように接合して、接合
面にダイクロイックコーティングを施すと共に、この接
合面と対向する面の一方に全反射ミラーコーティングを
施し、他方の面に１個の直角二等辺三角プリズムの斜辺
を含む面を接合して、この接合面にダイクロイックコー
ティングを施すことが望ましい。

【００１２】更に、合成部材を前記一対の直角二等辺三
角プリズムからなる合成プリズム１個と、ダイクロイッ
クコーティングを施した平行平面板１枚を用いる光学系
で構成し、この場合、前記ダイクロイックコーティング
を施した平行平面板を透過する光成分が青成分となるよ
うに配設してもよい。

【００１３】

【作用】次に上記構成からなる光成分の合成作用を図に
基づいて説明する。図８は色むらの発生が少なくコスト
の面で有利な構成で、光成分の合成に２枚のダイクロイ
ックコーティングを施した平行平面板が使用されている
が、これを接合面にダイクロイックコーティングを施し
た合成プリズムで置き換えることによって、アスの発生
量が抑制される。例えば、図２及び図３に示されたよう
に直角二等辺三角プリズムを接合した合成プリズム１個
とダイクロイックコーティングを施した平行平面板１枚
を用いた場合は、アスの発生量が半減される。また、こ
のようなプリズムを使用することによって優れた平面度
と十分な機械強度が確保できる。

【００１４】この場合、ダイクロイックコーティングを
施した平行平面板を透過する光成分を青成分とするよう
に配置すると、人間の目は青色光に対する解像力が低い
ため投射画像の劣化が認識され難い。

【００１５】また、図１及び図４に示されるような、直
角二等辺三角プリズムを接合した合成プリズムを２個用
いた場合（図１）及び平行四辺形プリズムを用いた場合
（図４）にはアスの発生はない。従って、色むらが少な
く高画質の小型投射型表示装置を得ることができる。

【００１６】図５において、ａを液晶ライトバルブ面２
０から投射レンズ８までの物理的長さとし、ｂをプリズ
ム中を通る光軸の物理的長さとし、Ｎを屈折率として、
プリズムの屈折率をｎ、空気の屈折率を１とすると、液
晶ライトバルブ面２０から投射レンズ８までの空気の屈
折率で換算した長さＬは、Ｌ＝ａ−ｂ（１−１／ｎ）と
なる。ここでｎ＞１であるからＬ＜ａとなり、光成分の
合成部材として用いられた前記合成プリズムは、各液晶
ライトバルブから投射レンズまでの距離を実質的に縮め
る作用をするので、投射レンズは小型化及び広角化が容
易となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例を図に基づ
いて説明する。図面中共通するものには同一符号が用い
てある。図１は本発明に係わる第１実施例を示す。光源
１から発した白色光は先ずダイクロイックミラー２に入
射し、緑色光と赤色光は透過する。反射した青色光はミ
ラー５によって進行方向が変えられ、青色光用液晶ライ
トバルブ９に入射し、変調された後、ダイクロイックプ
リズム６及び７を透過して投射レンズ８に入射する。ダ
イクロイックミラー２を透過した赤色光及び緑色光はダ
イクロイックミラー３に入射する。赤色光は反射して赤
色光用液晶ライトバルブ１０に入射し、変調された後、
ダイクロイックプリズム６の接合面で反射し、ダイクロ
イックプリズム７を透過して投射レンズ８に入射する。
ダイクロイックミラー３を透過した緑色光は緑色光用液
晶ライトバルブ１１に入射し、変調された後、ミラー４
によって進行方向が変えられダイクロイックプリズム７
の接合面で反射し、投射レンズ８に入射する。ここで各
色光は液晶ライトバルブを通過した後でアスを発生する
ことはない。前記ダイクロイックプリズム６及び７はそ
れぞれ一対の直角二等辺三角プリズムをその斜辺を含む
面で互いに貼り合わせて直方体プリズムとしたもので、
その接合面にはダイクロイックコーティングが施してあ
る。

【００１８】上記のように合成された光は投射レンズ８
によってスクリーン上に拡大投射される。ここで液晶ラ
イトバルブ９，１０，１１の配置を任意に交換し、且つ
各ダイクロイックミラー及びダイクロイックプリズムを
各色光が各色光用液晶ライトバルブを透過した後、投射
レンズ８に入射するように配置しても同様の効果が得ら
れる。

【００１９】図２及び図３は本発明に係わる第２及び第
３の実施例を示したものである。即ち、図１に示された
第１実施例において説明した構成による投射型表示装置
において、第２実施例はダイクロイックプリズム６に代
えてダイクロイックミラー１２を配置した構成である。

【００２０】第３実施例は第１実施例において説明した
構成のダイクロイックプリズム７に代えてダイクロイッ
クミラー１３を配置した構成である。

【００２１】第２実施例及び第３実施例では、ダイクロ
イックミラー１２または１３を透過する色光にアスを発
生するが、他の色光にアスの発生はない。従って、各色
光が合成されて投射レンズ８によってスクリーンに拡大
投射された場合、アスの影響は図８に示した従来の構成
に比べて僅かとなり、実用上支障はなくなる。

【００２２】第２実施例及び第３実施例では、更に、液
晶ライトバルブ９，１０及び１１の配置を任意に交換
し、且つ各ダイクロイックミラー及びダイクロイックプ
リズムを各色光が各色光用液晶ライトバルブを透過した
後、投射レンズ８に入射するように配置しても同様の効
果が得られるが、特にダイクロイックミラー１２または
１３を透過する色光を青色になるように各ダイクロイッ
クミラー、ダイクロイックプリズム及び液晶ライトバル
ブを配置することによってアスの影響は更に軽減され
る。

【００２３】図４に本発明に係わる第４実施例を示す。
第４実施例は、第１実施例の構成による投射型表示装置
におけるミラー４及びダイクロイックプリズム６，７に
代えてダイクロイックプリズム１８を配設したものであ
る。

【００２４】図６にダイクロイックプリズム１８の構成
を示す。ダイクロイックプリズム１８はプリズム１８
ａ，１８ｂ及び１８ｃの３個のプリズムを接合したもの
である。プリズム１８ａ及び１８ｂはそれぞれ２組の対
角がそれぞれ１３５°と４５°の平行六面体をなす四角
柱状のプリズムであり、またプリズム１８ｃは直角二等
辺三角プリズムである。

【００２５】図示されるようにプリズム１８ａとプリズ
ム１８ｂを光軸が互いに直角をなすように接合し、更に
プリズム１８ｃの斜辺をプリズム１８ｂの接合面の対辺
に、光軸が一致するように貼り合わせる。プリズム１８
ａの接合面の対辺には全反射ミラーコーティングを施
す。また、上記２箇所の接合面にはそれぞれダイクロイ
ックコーティングが施してある。第４実施例は第１実施
例と効果において略同様である。

【００２６】本発明は上記実施例に制限されるものでな
く、特許請求の範囲を逸脱しない限り細部に変更を加え
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の投射型表示
装置によれば、コストを抑え、且つ色分解系に赤成分、
緑成分、青成分の各色光の光路長を等しくして、各色光
の強度を同等にすることにより、所望の合成光を得るこ
とができ、アスを極力抑えて表示映像の画質の低下を防
止し、投射レンズの小型化と共に、液晶ライトバルブの
小型化が可能で表示映像の大画面化及び高画質化が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる投射型表示装置の第１実施例の
構成を略示した説明図である。

【図２】本発明に係わる投射型表示装置の第２実施例の
構成を略示した説明図である。

【図３】本発明に係わる投射型表示装置の第３実施例の
構成を略示した説明図である。

【図４】本発明に係わる投射型表示装置の第４実施例の
構成を略示した説明図である。

【図５】本発明に係わる投射型表示装置の原理を示す説
明図である。

【図６】本発明に係わる投射型表示装置の第４実施例に
おける合成プリズムの構造を略示した説明図である。

【図７】従来の投射型表示装置の第１の例を略示した説
明図である。

【図８】従来の投射型表示装置の第２の例を略示した説
明図である。

【符号の説明】

１白色光源２ダイクロイックミラー３ダイクロイックミラー４ミラー５ミラー６ダイクロイックプリズム７ダイクロイックプリズム８投射レンズ９液晶ライトバルブ１０液晶ライトバルブ１１液晶ライトバルブ１２ダイクロイックミラー１３ダイクロイックミラー１４ダイクロイックプリズム１５ダイクロイックプリズム１６ダイクロイックミラー１７ダイクロイックミラー１８ダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊口亨埼玉県大宮市大字風渡野195番地風渡野グローブ116号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から発生する白色光を赤成分、緑成
分、青成分の３色光に分解する部材と、これら分解され
た３色光の各々を変調するために光路に挿入された３枚
の液晶ライトバルブと、これら変調された３色光を合成
する合成部材と、合成された光を投射する投射光学部材
とから成り、光源から各々液晶ライトバルブまでの赤成
分、緑成分、青成分それぞれの光路長が等しいか、また
は略等しくされた投射型表示装置において、前記３色光
を合成する合成部材に、接合面にダイクロイックコーテ
ィングを施した合成プリズム２個を用い、この合成プリ
ズムが、一対の直角二等辺三角プリズムを接合した直方
体または正方体であることを特徴とする投射型表示装
置。
【請求項２】光源から発生する白色光を赤成分、緑成
分、青成分の３色光に分解する部材と、これら分解され
た３色光の各々を変調するために光路に挿入された３枚
の液晶ライトバルブと、これら変調された３色光を合成
する合成部材と、合成された光を投射する投射光学部材
とから成り、光源から各々液晶ライトバルブまでの赤成
分、緑成分、青成分それぞれの光路長が等しいか、また
は略等しくされた投射型表示装置において、前記３色光
を合成する合成部材に、接合面にダイクロイックコーテ
ィングを施した合成プリズム１個と、ダイクロイックコ
ーティングを施した平行平面板１枚とを用い、この合成
プリズムが、一対の直角二等辺三角プリズムを接合した
直方体または正方体であることを特徴とする投射型表示
装置。
【請求項３】光源から発生する白色光を赤成分、緑成
分、青成分の３色光に分解する部材と、これら分解され
た３色光の各々を変調するために光路に挿入された３枚
の液晶ライトバルブと、これら変調された３色光を合成
する合成部材と、合成された光を投射する投射光学部材
とから成り、光源から各々液晶ライトバルブまでの赤成
分、緑成分、青成分それぞれの光路長が等しいか、また
は略等しくされた投射型表示装置において、前記３色光
を合成する合成部材が、一対の平行四辺形プリズムと１
個の直角二等辺三角プリズムで構成されており、この一
対の平行四辺形プリズムはいずれも２組の対角がそれぞ
れ１３５°と４５°の平行四辺形から成る四角柱であっ
て、光軸が互いに直角になるように接合され、接合面に
ダイクロイックコーティングを施すと共にこの接合面と
対向する面の一方には全反射ミラーコーティングが施さ
れ、他方の面には１個の直角二等辺三角プリズムの斜辺
を含む面が接合してあって、この接合面にダイクロイッ
クコーティングが施されている合成プリズムであること
を特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】前記合成部材が、前記一対の直角二等辺
三角プリズムからなる合成プリズム１個と、ダイクロイ
ックコーティングを施した平行平面板１枚とを用いた光
学系により構成され、前記ダイクロイックコーティング
を施した平行平面板を透過する光成分が青成分となるよ
うに配設されている請求項２に記載の投射型表示装置。