JPH06258596A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】投射距離の短縮化や拡大率の増大、レンズ性能
の向上を可能ならしめる新規な投射型表示装置を実現す
る。 【構成】光源１から３原色の色成分を含む光を放射さ
せ、この光を３原色の各色成分に色分解し、色分解され
た各色成分光のそれぞれにより対応する透過型表示体５
ａ，５ｂ，５ｃを照明し、各透過型表示体を透過した各
色成分光を合成し、スクリーン上に投射することにより
カラー画像をスクリーン上に表示する投射型表示装置に
おいて、投射レンズを、スクリーン側に配備される共通
の前群７と、この前群に組み合わせられる複数の後群６
ａ，６ｂ，６ｃとにより構成し、複数の後群を通った光
が合成されて前群に入射するように、複数の後群６ａ，
６ｂ，６ｃと前群７との間に色光合成手段８を配備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は投射型表示装置に関す
る。この発明はフロント型液晶プロジェクタや所謂リア
型の液晶プロジェクションテレビ等、透過型表示体を用
いるカラーの投射型表示装置に広く利用できる。

【０００２】

【従来の技術】光源から３原色の色成分を含む光を放射
させ、この光を３原色の各色成分に色分解し、色分解さ
れた各色成分光のそれぞれにより対応する透過型表示体
を照明し、各透過型表示体を透過した各色成分光を合成
し、スクリーン上に投射することによりカラー画像をス
クリーン上に表示する投射型表示装置は、従来から液晶
型プロジェクタ等として広く知られている。図６および
図７に、従来から知られた投射型表示装置の典型的な２
例を示す。

【０００３】図６に於いて、光源１からは３原色の色成
分を含む光が放射される。放射された光は先ず赤外線フ
ィルタ２により赤外成分を除去され、ダイクロイックミ
ラー３ａに入射する。ダイクロイックミラー３ａは緑色
成分光と青色成分光とを透過させ、赤色成分光を反射さ
せる。ダイクロイックミラー３ａを透過した緑色成分光
と青色成分光とはダイクロイックミラー３ｂに入射し、
青色成分光はダイクロイックミラー３ｂを透過し、緑色
成分光はダイクロイックミラー３ｂに反射される。この
ようにして、光源１からの光は、ダイクロイックミラー
３ａと３ｂとにより、赤色成分光・緑色成分光・青色成
分光に色分解される。

【０００４】赤色成分光は反射ミラー４ｂにより反射さ
れたのち、赤色成分用の透過型表示体５ａを透過し、色
光合成手段８に入射する。緑色成分光は緑色成分用の透
過型表示体５ｂを透過し、色光合成手段８に入射する。
青色成分光は反射ミラー４ａ，４ｃにより順次反射され
たのち、青色成分用の透過型表示体５ｃを透過し、色光
合成手段８に入射する。

【０００５】色光合成手段８はクロス型のダイクロイッ
クプリズムであり、赤色成分光および青色成分光を反射
し、緑色成分光を透過させる。従って、色光合成手段８
に互いに異なる方向から入射した赤・緑・青の各色成分
光は互いに合成され、投射レンズ１２に入射する。

【０００６】投射レンズ１２は図示されないスクリーン
上に、透過型表示体５ａ，５ｂ，５ｃに表示された画像
情報を、それぞれ赤・緑・青の成分光で投射し、スクリ
ーン上には上記各画像情報を３原色成分とするカラー画
像が合成的に形成される。

【０００７】図７の投射型表示装置においても、光源１
からの光は赤外線フィルタ２により赤外成分を除去さ
れ、ダイクロイックミラー３ａ，３ｂにより赤・緑・青
の各色成分光に色分解される。

【０００８】赤色成分光は反射ミラー４ｂにより反射さ
れたのち、赤色成分用の透過型表示体５ａを透過し、２
色光合成手段１０ａに入射する。緑色成分光は緑色成分
用の透過型表示体５ｂを透過し、２色光合成手段１０ａ
に入射する。２色光合成手段１０ａはダイクロイックミ
ラーであって、赤色成分光を透過させ、緑色成分光を反
射する。従って、赤色成分光と青色成分光とは２色光合
成手段１０ａにより合成されて、色光合成手段１０ｂに
入射する。

【０００９】青色成分光は、青色成分用の透過型表示体
５ｃを透過したのち反射ミラー４ａにより反射されて、
色光合成手段１０ｂに入射する。

【００１０】色光合成手段１０ｂはダイクロイックミラ
ーであり、赤色成分光および緑色成分光を反射し、青色
成分光を透過させる。従って、赤・緑・青の各色成分光
は色光合成手段１０ｂにより互いに合成され、投射レン
ズ１２に入射する。

【００１１】投射レンズ１２は、図示されないスクリー
ン上に、透過型表示体５ａ，５ｂ，５ｃに表示された画
像情報を、それぞれ赤・緑・青の成分光で投射し、スク
リーン上には上記各画像情報を３原色成分とするカラー
画像が合成的に形成される。

【００１２】近来、このような投射型表示装置には、投
射距離の短縮化と拡大率の増大が求められている。また
表示画像の画質の向上のため、投射レンズの性能向上が
要請されている。

【００１３】従来の投射型表示装置では、各色成分用の
透過型表示体を透過し、色光合成手段により合成された
光が投射レンズに入射するため、投射レンズは、色光合
成手段配備用の空間のため大きなバックフォーカス（投
射レンズの最も透過型表示体側の面から透過型表示体に
到る距離）を必要とし（特に図７の光学構成の場合に、
この傾向が著しい）、この「大きなバックフォーカス」
を必要とするという制約が、投射距離の短縮化や拡大率
の増大、レンズ性能の向上を極めて困難なものとしてい
た。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、投射距離の短縮化や
拡大率の増大、レンズ性能の向上を容易に可能ならしめ
る新規な投射型表示装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の投射型表示装
置は「光源から３原色の色成分を含む光を放射させ、こ
の光を３原色の各色成分に色分解し、色分解された各色
成分光のそれぞれにより対応する透過型表示体（液晶ラ
イトバルブ等）を照明し、各透過型表示体を透過した各
色成分光を合成し、スクリーン上に投射することにより
カラー画像をスクリーン上に表示する」装置であって、
以下の点を特徴とする。

【００１６】即ち、「投射レンズ」が、スクリーン側に
配備される「共通の前群」と、この前群に組み合わせら
れる「複数の後群」とにより構成される。そして、複数
の後群を通った光が合成されて前群に入射するように、
複数の後群と前群との間に、「色光合成手段」が配備さ
れる。

【００１７】後群、即ち光源の側に配備されるレンズ群
の個数は、これを３個とし、これら３個の後群と前群と
の間に配備された「色光合成手段」が３原色の別個の色
成分光を合成するものとすることができる（請求項
２）。また、後群を構成するレンズ群を２個とし、一方
の後群を通る光が、予め「２色光合成手段」により３原
色の内の２つの色成分光を合成されたものであるように
しても良い（請求項３）。

【００１８】請求項１または２または３記載の投射型表
示装置において、色光合成手段はダイクロイックミラー
もしくはダイクロイックプリズムで構成でき（請求項
４）、請求項３記載の装置における２色光合成手段もダ
イクロイックミラーもしくはダイクロイックプリズムで
構成できる。

【００１９】

【作用】上記の如く、この発明においては、共通の前群
と複数の後群との間に「色光合成手段」が配備されるた
め、投射レンズのバックフォーカスを短くすることが可
能となる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を３例挙げる。繁雑を避けるた
め、これら実施例を示す図１〜図５においても、混同の
慮がないと思われるものに就いては、先に説明した図
６，７におけると同一の符号を用いる。

【００２１】図１は請求項１，２，４記載の発明の実施
例の光学配置を略示している。光源１からは放射された
３原色の色成分を含む光は赤外線フィルタ２により赤外
成分を除去され、ダイクロイックミラー３ａ，３ｂによ
り、赤色成分光・緑色成分光・青色成分光に色分解され
る。

【００２２】赤色成分光は反射ミラー４ｂに反射され、
赤色成分用の透過型表示体５ａを透過し、後群６ａを介
して色光合成手段８に入射する。緑色成分光は緑色成分
用の透過型表示体５ｂを透過し、後群６ｂを介して色光
合成手段８に入射する。青色成分光は反射ミラー４ａ，
４ｃにより順次反射され、青色成分用の透過型表示体５
ｃを透過し、後群６ｃを介して色光合成手段８に入射す
る。

【００２３】色光合成手段８はクロス型のダイクロイッ
クプリズムで、赤色成分光および青色成分光を反射し、
緑色成分光を透過させる。従って、色光合成手段８に互
いに異なる方向から入射した赤・緑・青の各色成分光は
互いに合成され、前群７に入射する。

【００２４】投射レンズは、前群７を共通とし、この前
群と独立に組み合わせられる３個の後群６ａ，６ｂ，６
ｃにより構成される。後群６ａと前群７とは、赤色成分
光に対する投射レンズを構成し、透過型表示体５ａに表
示された画像情報を赤色光により、図示されないスクリ
ーン上に拡大投射する。後群６ｂと前群７とは、緑色成
分光に対する投射レンズを構成し、透過型表示体５ｂに
表示された画像情報を緑色光により、図示されないスク
リーン上に拡大投射する。後群６ｃと前群７とは、青色
成分光に対する投射レンズを構成し、透過型表示体５ｃ
に表示された画像情報を青色光により、図示されないス
クリーン上に拡大投射する。従って、スクリーン上には
上記各画像情報を３原色成分とするカラー画像が合成的
に形成される。

【００２５】図２は、図１の実施例の変形例を示す。図
１の実施例との差違は、色光合成手段が「ダイクロイッ
クミラー９ａ，９ｂをクロス型に組み合わせた」もので
ある点である。ダイクロイックミラー９ａは、赤色光を
透過させ、緑色光と青色光とを透過させる。ダイクロイ
ックミラー９ｂは、赤色光と緑色光とを透過させ、青色
光を反射させる。このようにして、前群７に入射する各
色成分光は合成されている。

【００２６】図３は、請求項１，３，４，５記載の発明
の１実施例の光学配置を略示している。光源１からの光
は赤外線フィルタ２により赤外成分を除去され、ダイク
ロイックミラー３ａ，３ｂにより赤・緑・青の各色成分
光に色分解される。

【００２７】赤色成分光は反射ミラー４ｂにより反射さ
れ、赤色成分用の透過型表示体５ａを透過し、２色光合
成手段１０に入射する。緑色成分光は緑色成分用の透過
型表示体５ｂを透過し、２色光合成手段１０に入射す
る。２色光合成手段１０はダイクロイックミラーで赤色
成分光を透過させ、緑色成分光を反射する。従って、赤
色成分光と青色成分光とは２色光合成手段１０により合
成されて、後群６Ａを介して色光合成手段１１に入射す
る。

【００２８】青色成分光は、青色成分用の透過型表示体
５ｃを透過したのち反射ミラー４ａに反射され、後群６
Ｂを介して色光合成手段１１に入射する。

【００２９】色光合成手段１１はダイクロイックプリズ
ムであり、赤色光および緑色光を反射し、青色光を透過
させる。従って、赤・緑・青の各色成分光は色光合成手
段１１により互いに合成され、共通の前群７Ａに入射す
る。

【００３０】投射レンズは、前群７Ａを共通とし、この
前群と独立に組み合わせられる２個の後群６Ａ，６Ｂに
より構成される。後群６Ａと前群７Ａとは、赤色成分光
および緑色成分光に対する投射レンズを構成し、透過型
表示体５ａ，５ｂに表示された画像情報を赤・緑色光に
より、図示されないスクリーン上に拡大投射する。後群
６Ｂと前群７Ａとは、青色成分光に対する投射レンズを
構成し、透過型表示体５ｃに表示された画像情報を青色
光により、図示されないスクリーン上に拡大投射する。
従って、スクリーン上には上記各画像情報を３原色成分
とするカラー画像が合成的に形成される。

【００３１】図４は、図３に示した前群７Ａ，後群６
Ａ，６Ｂの具体的なレンズ構成の１例を示している、前
群７Ａ、後群６Ａ，６Ｂとも５枚構成であり、後群６
Ａ，６Ｂ（これらは同一のレンズ構成である）の色光合
成手段１１側のレンズは凹レンズと凸平レンズの接合レ
ンズとなっている。

【００３２】図５は、図３の実施例の変形例を示す。図
３の実施例との差違は、色光合成手段がダイクロイック
ミラー１０Ｂである点である。ダイクロイックミラー１
０Ｂは青色光を透過させ、赤色光と緑色光とを透過させ
る。このようにして、前群７Ａに入射する各色成分光は
合成されている。

【００３３】図１，２の実施例の光学配置を図６の従来
例の光学配置と、また図３，５の実施例の光学配置を図
７の従来例の光学配置と、それぞれ比較してみれば直ち
に明らかなように、色合成手段を前群と後群との間に配
備したことにより、後群の透過型表示体側のレンズ面か
ら透過型表示体に到る距離、即ち投射レンズのバックフ
ォーカスが従来のものに比べて極めて短縮されることが
明らかである。バックフォーカス短縮の効果は特に、図
３，５の実施例において著しく、従来のものの１／２以
下に短縮可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
投射型表示装置を提供できる。この装置は上記の如き構
成となっているので、投射レンズにおけるバックフォー
カスを短く設定でき、バックフォーカスに対する制約が
緩和されることにより、投射レンズにおける拡大倍率の
増大や性能向上、投射距離の短縮などが実現され易くな
り、性能良好な投射型表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，４記載の発明の１実施例の光学
配置を略示する図である。

【図２】請求項１，２，４記載の発明の変形例の光学配
置を略示する図である。

【図３】請求項１，３，４，５記載の発明の１実施例の
光学配置を略示する図である。

【図４】図３の実施例における前群および後群の具体的
なレンズ構成を示す図である。

【図５】請求項１，３，４，５記載の発明の変形例の光
学配置を略示する図である。

【図６】従来装置の光学配置の１例を略示する図であ
る。

【図７】従来装置の光学配置の別例を略示する図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源 ３ａ，３ｂ ダイクロイックミラー ４ａ，４ｂ，４ｃ ミラー ５ａ，５ｂ，５ｃ 透過型表示体 ６ａ，６ｂ，６ｃ 後群 ７ 前群 ８ 色光合成手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から３原色の色成分を含む光を放射さ
   せ、この光を３原色の各色成分に色分解し、色分解され
   た各色成分光のそれぞれにより対応する透過型表示体を
   照明し、各透過型表示体を透過した各色成分光を合成
   し、スクリーン上に投射することによりカラー画像をス
   クリーン上に表示する投射型表示装置において、 投射レンズを、スクリーン側に配備される共通の前群
   と、この前群に組み合わせられる複数の後群とにより構
   成し、 複数の後群を通った光が合成されて前群に入射するよう
   に、上記複数の後群と前群との間に、色光合成手段を配
   備したことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の投射型表示装置において、 投射レンズに於ける後群の数が３個であり、これら後群
   と前群との間に配備された色光合成手段が３原色の別個
   の色成分光を合成するものであることを特徴とする投射
   型表示装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の投射型表示装置において、 投射レンズにおける後群の数が２個であり、後群の１つ
   を通る光が、２色光合成手段により３原色の内の２つの
   色成分光を合成されたものであることを特徴とする投射
   型表示装置。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の投射型表
   示装置において、 色光合成手段が、ダイクロイックミラーもしくはダイク
   ロイックプリズムであることを特徴とする投射型表示装
   置。
5. 【請求項５】請求項３記載の投射型表示装置において、 ２色光合成手段が、ダイクロイックミラーもしくはダイ
   クロイックプリズムであることを特徴とする投射型表示
   装置。