JPH0915529A - 像投写装置 - Google Patents
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- JPH0915529A JPH0915529A JP8136866A JP13686696A JPH0915529A JP H0915529 A JPH0915529 A JP H0915529A JP 8136866 A JP8136866 A JP 8136866A JP 13686696 A JP13686696 A JP 13686696A JP H0915529 A JPH0915529 A JP H0915529A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶光バルブのような反射型の複屈折空間光
変調器を用いた、フルカラーの高解像度投写型表示のた
めの効率的でコンパクトな光学系を提供すること。 【解決手段】この光学系は、高解像度カラー表示の利点
を提供する構成に配置された反射複屈折光バルブと、偏
光ビーム分割器と、カラー像結合プリズムと、光トンネ
ルを有する照明システムと、投写レンズと、カラー/コ
ントラスト制御用フィルタと、スクリーンとを備える。
変調器を用いた、フルカラーの高解像度投写型表示のた
めの効率的でコンパクトな光学系を提供すること。 【解決手段】この光学系は、高解像度カラー表示の利点
を提供する構成に配置された反射複屈折光バルブと、偏
光ビーム分割器と、カラー像結合プリズムと、光トンネ
ルを有する照明システムと、投写レンズと、カラー/コ
ントラスト制御用フィルタと、スクリーンとを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は投写型表示装置の光
学系に関し、特に反射光バルブを用いる高解像度の改良
された光学系に関する。
学系に関し、特に反射光バルブを用いる高解像度の改良
された光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶フラットパネル表示装置の開発によ
り、データ又はビデオ情報の投写型カラー表示のために
透過光バルブとしてそのようなパネルを使用することに
関心が生じるに至った。そのようなシステムは多数市販
されている。しかしながら、高解像度の使用を必要とす
るような更に多数の画素を有する光バルブを作製しよう
とすると、液晶パネルは大きくなる。非常に小さな画素
を有するパネルをつくることは、パネルの動作に必要な
電子回路が画素を通る光の通路を過度に不明確にするか
ら困難である。代わりに、透過ではなく反射で動作する
ように設計された画素のアレイから成る光バルブに関心
が寄せられている。反射モードでは、電子回路の直上に
反射鏡構造を組み立てることができる。このモードは、
電子回路による光通過の妨害なしに、より小さい画素領
域を可能にする、従って光処理能力を最大化できる。こ
れは画素サイズ問題を解決するが、1つ又は幾つかのセ
ルの像をスクリーンに投写するために必要な光学系を複
雑にする。
り、データ又はビデオ情報の投写型カラー表示のために
透過光バルブとしてそのようなパネルを使用することに
関心が生じるに至った。そのようなシステムは多数市販
されている。しかしながら、高解像度の使用を必要とす
るような更に多数の画素を有する光バルブを作製しよう
とすると、液晶パネルは大きくなる。非常に小さな画素
を有するパネルをつくることは、パネルの動作に必要な
電子回路が画素を通る光の通路を過度に不明確にするか
ら困難である。代わりに、透過ではなく反射で動作する
ように設計された画素のアレイから成る光バルブに関心
が寄せられている。反射モードでは、電子回路の直上に
反射鏡構造を組み立てることができる。このモードは、
電子回路による光通過の妨害なしに、より小さい画素領
域を可能にする、従って光処理能力を最大化できる。こ
れは画素サイズ問題を解決するが、1つ又は幾つかのセ
ルの像をスクリーンに投写するために必要な光学系を複
雑にする。
【0003】大部分の種類の液晶光バルブは複屈折モー
ドで動作する。液晶光バルブは1つの既知のタイプの空
間光変調器である。その動作原理は画素毎に入射する光
の偏光の回転に基づく。透過液晶セルが2つの偏光器の
間に置かれたとき、そのセル内に像が形成される。反射
モードの動作では、課題は回転させた偏光により反射さ
れた光を用いるだけで、直線的に偏光された光を光バル
ブに向けて像を形成させることである。反射光バルブの
鏡はどちらの偏光も反射する。最初の偏光は反射された
光ビームから選択的に除去され、スクリーンに届かない
ようにされねばならない。
ドで動作する。液晶光バルブは1つの既知のタイプの空
間光変調器である。その動作原理は画素毎に入射する光
の偏光の回転に基づく。透過液晶セルが2つの偏光器の
間に置かれたとき、そのセル内に像が形成される。反射
モードの動作では、課題は回転させた偏光により反射さ
れた光を用いるだけで、直線的に偏光された光を光バル
ブに向けて像を形成させることである。反射光バルブの
鏡はどちらの偏光も反射する。最初の偏光は反射された
光ビームから選択的に除去され、スクリーンに届かない
ようにされねばならない。
【0004】米国特許第4,687,301号明細書は、
ビーム偏光プリズムと、液を満たした容器に封入された
2つのカラー分離器を有するカラー分離アセンブリと、
分離されたカラー光を結合して投写レンズに向けるため
に前記分離アセンブリに再反射させる液晶反射光バルブ
とを有する液晶光バルブ投写システムを開示している。
このシステムの1つの欠点は、システムに導入される光
の形状と、光バルブの形状とが異なっているために、元
の像の一部又は照射光のかなりの部分が失われることで
ある。さらに、通常の照射方式では、光バルブの照射が
不均一になるので、投写された像における強度及びカラ
ーの均一性が損なわれる。他の欠点は、偏光を制御でき
ず、コントラストが低いことである。また、投写レンズ
からの漂遊光の反射、及び室内光の影響の問題もある。
従って、幾つかの反射複屈折光バルブを用いるフルカラ
ーの高解像度表示を達成する効率的な光学系が望まれて
いる。
ビーム偏光プリズムと、液を満たした容器に封入された
2つのカラー分離器を有するカラー分離アセンブリと、
分離されたカラー光を結合して投写レンズに向けるため
に前記分離アセンブリに再反射させる液晶反射光バルブ
とを有する液晶光バルブ投写システムを開示している。
このシステムの1つの欠点は、システムに導入される光
の形状と、光バルブの形状とが異なっているために、元
の像の一部又は照射光のかなりの部分が失われることで
ある。さらに、通常の照射方式では、光バルブの照射が
不均一になるので、投写された像における強度及びカラ
ーの均一性が損なわれる。他の欠点は、偏光を制御でき
ず、コントラストが低いことである。また、投写レンズ
からの漂遊光の反射、及び室内光の影響の問題もある。
従って、幾つかの反射複屈折光バルブを用いるフルカラ
ーの高解像度表示を達成する効率的な光学系が望まれて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のシステムの問題を取り除くために、液晶光バルブのよ
うな反射型の複屈折空間光変調器を用いた、フルカラー
の高解像度投写型表示のための効率的でコンパクトな光
学系を提供することにある。
のシステムの問題を取り除くために、液晶光バルブのよ
うな反射型の複屈折空間光変調器を用いた、フルカラー
の高解像度投写型表示のための効率的でコンパクトな光
学系を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】像を投写するための本発
明の装置は、複数の入出力面を有するカラー分割プリズ
ムアセンブリと、各入出力面に設けられた反射型空間光
変調器とを含む。各空間光変調器は、幾何学的形状を規
定する反射面を有する。この幾何学的形状に一致する断
面を有する光トンネルが、光源とカラー分割プリズムア
センブリとの間の第1の光路に配置される。それぞれの
反射面と入出力面の間にカラーフィルタが配置される。
第1の光路内に偏光ビーム分割器が配置めされ、この偏
光ビーム分割器とスクリーンの間の第2の光路に投写レ
ンズが配置される。投写レンズからの反射光(漂遊反射
光)を抑止するための手段、及びスクリーンに対する周
囲光の影響を抑止するための手段も設けられる。
明の装置は、複数の入出力面を有するカラー分割プリズ
ムアセンブリと、各入出力面に設けられた反射型空間光
変調器とを含む。各空間光変調器は、幾何学的形状を規
定する反射面を有する。この幾何学的形状に一致する断
面を有する光トンネルが、光源とカラー分割プリズムア
センブリとの間の第1の光路に配置される。それぞれの
反射面と入出力面の間にカラーフィルタが配置される。
第1の光路内に偏光ビーム分割器が配置めされ、この偏
光ビーム分割器とスクリーンの間の第2の光路に投写レ
ンズが配置される。投写レンズからの反射光(漂遊反射
光)を抑止するための手段、及びスクリーンに対する周
囲光の影響を抑止するための手段も設けられる。
【0007】より具体的には、本発明の液晶表示(LC
D)プロジェクタは、ハロゲン化金属アーク灯のような
光源を有する照明システムと、光源から放射された赤外
線及び紫外線の光を取り除くために光源からの光路に置
かれた紫外線及び赤外線フィルタと、均一な光強度を与
えるための光トンネルと、照明システム出力面を拡大し
て液晶光バルブ上に結像するための中継レンズシステム
とを有する。
D)プロジェクタは、ハロゲン化金属アーク灯のような
光源を有する照明システムと、光源から放射された赤外
線及び紫外線の光を取り除くために光源からの光路に置
かれた紫外線及び赤外線フィルタと、均一な光強度を与
えるための光トンネルと、照明システム出力面を拡大し
て液晶光バルブ上に結像するための中継レンズシステム
とを有する。
【0008】中継レンズシステム及び光バルブの間に、
LCDプロジェクタは更に光の2つの偏光のうちの1つ
を選択し、それを光路に沿って方向付ける立方体の偏光
ビーム分割器と、複数のプリズムを有し、光を複数のカ
ラー成分に分離する光学アセンブリとを含む。良好な実
施例では、光学アセンブリは3つのプリズムを有し、可
視光から赤(R)、青(B)及び緑(G)の光成分を順次に分
離し、そして各光成分を反射LCD光バルブに向ける。
3つの光バルブは、それらの反射面が光路と垂直になる
ように配置され、そして光の偏光の回転により光ビーム
を空間的に変調させ、各光成分を光路の方へ反射させ
て、それらがカラー分割プリズムアセンブリを介して元
の光路を再び通過するようにし、それにより3つの光成
分が1つの光ビームに再結合される。そして光ビームは
再びカラー分割プリズムアセンブリから出て、偏光ビー
ム分割器を通過し、変調された光及び変調されない光に
分離され、そして変調された光ビームは投写レンズに向
けられる。このレンズは3つの光バルブの像を結合し
て、その合成像を、例えば、フレネルレンズ及び拡散ス
クリーンを有する後部投写スクリーンに投写する。投写
レンズからスクリーンまでの光路に、光をスクリーンに
向けるための1以上のフォールドミラーを設けてもよ
い。
LCDプロジェクタは更に光の2つの偏光のうちの1つ
を選択し、それを光路に沿って方向付ける立方体の偏光
ビーム分割器と、複数のプリズムを有し、光を複数のカ
ラー成分に分離する光学アセンブリとを含む。良好な実
施例では、光学アセンブリは3つのプリズムを有し、可
視光から赤(R)、青(B)及び緑(G)の光成分を順次に分
離し、そして各光成分を反射LCD光バルブに向ける。
3つの光バルブは、それらの反射面が光路と垂直になる
ように配置され、そして光の偏光の回転により光ビーム
を空間的に変調させ、各光成分を光路の方へ反射させ
て、それらがカラー分割プリズムアセンブリを介して元
の光路を再び通過するようにし、それにより3つの光成
分が1つの光ビームに再結合される。そして光ビームは
再びカラー分割プリズムアセンブリから出て、偏光ビー
ム分割器を通過し、変調された光及び変調されない光に
分離され、そして変調された光ビームは投写レンズに向
けられる。このレンズは3つの光バルブの像を結合し
て、その合成像を、例えば、フレネルレンズ及び拡散ス
クリーンを有する後部投写スクリーンに投写する。投写
レンズからスクリーンまでの光路に、光をスクリーンに
向けるための1以上のフォールドミラーを設けてもよ
い。
【0009】カラー分割プリズムアセンブリの各出力面
にカラーフィルタが配置される。このカラーフィルタ
は、カラーバンド選択、カラーバランス及び純度のため
に、空間光変調器によって反射された光のカラーに対応
しないカラーを吸収し、装置の効率を上げる。
にカラーフィルタが配置される。このカラーフィルタ
は、カラーバンド選択、カラーバランス及び純度のため
に、空間光変調器によって反射された光のカラーに対応
しないカラーを吸収し、装置の効率を上げる。
【0010】投写レンズからの漂遊反射(stray reflec
tion)がスクリーンに届かないように抑止する手段は、
偏光ビーム分割器と投写レンズの間に配置された四分の
一波長板を含む。スクリーンに対する周囲光の影響を抑
止する手段は、スクリーン上に置かれた四分の一波長板
及び偏光フィルムを含み、四分の一波長板はスクリーン
とフィルムの間に配置される。
tion)がスクリーンに届かないように抑止する手段は、
偏光ビーム分割器と投写レンズの間に配置された四分の
一波長板を含む。スクリーンに対する周囲光の影響を抑
止する手段は、スクリーン上に置かれた四分の一波長板
及び偏光フィルムを含み、四分の一波長板はスクリーン
とフィルムの間に配置される。
【0011】光トンネルは、中空のトンネルを形成する
一組のミラー、又は中実の光トンネルを形成する厚板ガ
ラスを含み、光源と中継レンズシステムの間に配置され
る。トンネルの断面形状は、空間光変調器の幾何学的形
状と一致しており、それにより、たとえば像の角を失う
ことなく、像全体が均一に照射され、スクリーンに投写
される。
一組のミラー、又は中実の光トンネルを形成する厚板ガ
ラスを含み、光源と中継レンズシステムの間に配置され
る。トンネルの断面形状は、空間光変調器の幾何学的形
状と一致しており、それにより、たとえば像の角を失う
ことなく、像全体が均一に照射され、スクリーンに投写
される。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明のLCDプロジェク
タ10の光学系の概要を示す。プロジェクタ10は、光
源12と、赤外線フィルタ14と、紫外線フィルタ16
と、光トンネル56のような強度均一化手段を備える照
明システム18とを有する。更に、プロジェクタ10は
立方体の偏光ビーム分割器22及びプリズムアセンブリ
24を有し、光を所望の複数のカラー、例えば赤、緑及
び青の光成分に順次に分離してそれらの3つのカラー成
分の各々を3つの複屈折反射光バルブ26、27及び2
8の1つに向ける。偏光ビーム分割器22は、その内部
に1つの偏光分離表面(左上角及び右下角を結ぶ対角
線)を形成する2つの中実ガラスプリズムを含む。プリ
ズムアセンブリ24は、所望のカラー分離を行う角度に
配列され、表面に2色性被膜を有する2つのカラー分離
面34及び36を与える3つの中実ガラスプリズム3
0、31及び32を含む。更に、プリズムアセンブリ2
4は、光バルブから反射された光を再結合させる機能も
有する。2色性被膜は2つの偏光の機能を保つように設
計されている。プロジェクタ10は更に投写レンズ38
及び所望の像が形成されるスクリーン39を有する。光
学像形成モジュールは、偏光ビーム分割器22と、二重
パスモードで用いられるカラー分割/結合プリズムアセ
ンブリ24と、反射光バルブ26、27、28とを有
し、スクリーンに投写できるカラー像を形成する。図1
に示す照明システム18、光源12及びフィルタ14、
16の相対的な位置は投写レンズ38及びスクリーン3
9と置き換えてもよい。
タ10の光学系の概要を示す。プロジェクタ10は、光
源12と、赤外線フィルタ14と、紫外線フィルタ16
と、光トンネル56のような強度均一化手段を備える照
明システム18とを有する。更に、プロジェクタ10は
立方体の偏光ビーム分割器22及びプリズムアセンブリ
24を有し、光を所望の複数のカラー、例えば赤、緑及
び青の光成分に順次に分離してそれらの3つのカラー成
分の各々を3つの複屈折反射光バルブ26、27及び2
8の1つに向ける。偏光ビーム分割器22は、その内部
に1つの偏光分離表面(左上角及び右下角を結ぶ対角
線)を形成する2つの中実ガラスプリズムを含む。プリ
ズムアセンブリ24は、所望のカラー分離を行う角度に
配列され、表面に2色性被膜を有する2つのカラー分離
面34及び36を与える3つの中実ガラスプリズム3
0、31及び32を含む。更に、プリズムアセンブリ2
4は、光バルブから反射された光を再結合させる機能も
有する。2色性被膜は2つの偏光の機能を保つように設
計されている。プロジェクタ10は更に投写レンズ38
及び所望の像が形成されるスクリーン39を有する。光
学像形成モジュールは、偏光ビーム分割器22と、二重
パスモードで用いられるカラー分割/結合プリズムアセ
ンブリ24と、反射光バルブ26、27、28とを有
し、スクリーンに投写できるカラー像を形成する。図1
に示す照明システム18、光源12及びフィルタ14、
16の相対的な位置は投写レンズ38及びスクリーン3
9と置き換えてもよい。
【0013】照明システム18は、照射された可視光を
光トンネル56に集光するためのレンズ54を含む。光
トンネルは、中空トンネルを形成する一組のミラー又は
中実トンネルを形成する厚板ガラスで構成される。中継
レンズシステム(図1の例ではレンズ58及び60)
は、光トンネル56の均一出力面を拡大し、偏光ビーム
分割器22及びプリズムアセンブリ24を介して反射型
空間光変調器即ち光バルブ26、27、28に結像す
る。
光トンネル56に集光するためのレンズ54を含む。光
トンネルは、中空トンネルを形成する一組のミラー又は
中実トンネルを形成する厚板ガラスで構成される。中継
レンズシステム(図1の例ではレンズ58及び60)
は、光トンネル56の均一出力面を拡大し、偏光ビーム
分割器22及びプリズムアセンブリ24を介して反射型
空間光変調器即ち光バルブ26、27、28に結像す
る。
【0014】レンズ54により集光された光は光トンネ
ル56に入り、その内壁で何度も反射されて、均一の強
度を有するビームに均質化される。本発明によれば、光
トンネル56の断面形状を光バルブ26、27及び28
の幾何学的形状に一致させることにより、像の角におけ
る光の、すなわちその強度の損失を防ぐことができる。
光バルブ26、27及び28の幾何学的形状はその反射
面により規定される。良好な実施例では、光トンネル5
6は、中空の直方体トンネルを形成するように組み立て
られた4つのミラーを含む。光トンネル56の長さは、
レンズ54により集光されて、最大の角度で光トンネル
56に入った光線が少なくとも2回反射するように設定
される。光バルブとの断面形状の一致、及びトンネル内
での少なくとも2回の反射により、光バルブ全体にわた
って光の強度が均一になり、光トンネル56に入った光
の全てを効率よく利用することができる。
ル56に入り、その内壁で何度も反射されて、均一の強
度を有するビームに均質化される。本発明によれば、光
トンネル56の断面形状を光バルブ26、27及び28
の幾何学的形状に一致させることにより、像の角におけ
る光の、すなわちその強度の損失を防ぐことができる。
光バルブ26、27及び28の幾何学的形状はその反射
面により規定される。良好な実施例では、光トンネル5
6は、中空の直方体トンネルを形成するように組み立て
られた4つのミラーを含む。光トンネル56の長さは、
レンズ54により集光されて、最大の角度で光トンネル
56に入った光線が少なくとも2回反射するように設定
される。光バルブとの断面形状の一致、及びトンネル内
での少なくとも2回の反射により、光バルブ全体にわた
って光の強度が均一になり、光トンネル56に入った光
の全てを効率よく利用することができる。
【0015】プロジェクタ10は種々の効率向上手段も
備える。これらはカラー及びコントラストの向上及び制
御のための重要な位置に配置されたカラー及び偏光制御
フィルタを含む。これらのフィルタは、更に偏光制御及
びコントラスト向上のために、偏光フィルム40及び4
2を含む。偏光フィルム40は光源12と偏光ビーム分
割器22の間の光路に配置され、そして偏光フィルム4
2は偏光ビーム分割器22と投写レンズ38の間に配置
される。カラーフィルタ43、44及び45は光バルブ
とプリズムアセンブリ24の間に配置できる。更にカラ
ーフィルタ46は、カラー及び漂遊光の制御のために、
光源12と偏光ビーム分割器22の間の光路内に配置で
きる。
備える。これらはカラー及びコントラストの向上及び制
御のための重要な位置に配置されたカラー及び偏光制御
フィルタを含む。これらのフィルタは、更に偏光制御及
びコントラスト向上のために、偏光フィルム40及び4
2を含む。偏光フィルム40は光源12と偏光ビーム分
割器22の間の光路に配置され、そして偏光フィルム4
2は偏光ビーム分割器22と投写レンズ38の間に配置
される。カラーフィルタ43、44及び45は光バルブ
とプリズムアセンブリ24の間に配置できる。更にカラ
ーフィルタ46は、カラー及び漂遊光の制御のために、
光源12と偏光ビーム分割器22の間の光路内に配置で
きる。
【0016】プロジェクタ10は、投写レンズ38と、
再結合されたビームのソース、この場合には偏光ビーム
分割器22との間に四分の一波長板48を更に備え、投
写レンズ38から逆に反射される漂遊光を除去する。更
に、スクリーン39の上に配置された四分の一波長フィ
ルム50及び偏光フィルム52から成るスクリーン素子
は、室内光の反射の影響を低下させることによって効率
を上げる。偏光フィルム52はスクリーン39を見る側
に置かれ、そして四分の一波長フィルム50はフィルム
52とスクリーン39の間に置かれる。
再結合されたビームのソース、この場合には偏光ビーム
分割器22との間に四分の一波長板48を更に備え、投
写レンズ38から逆に反射される漂遊光を除去する。更
に、スクリーン39の上に配置された四分の一波長フィ
ルム50及び偏光フィルム52から成るスクリーン素子
は、室内光の反射の影響を低下させることによって効率
を上げる。偏光フィルム52はスクリーン39を見る側
に置かれ、そして四分の一波長フィルム50はフィルム
52とスクリーン39の間に置かれる。
【0017】プロジェクタ10内の主要な構成装置の機
能は光源12からスクリーン39までの光線の通路を追
うことにより理解しうる。光源12はパラボラ型反射器
を有するハロゲン化金属アーク灯である。光源12の直
ぐ前にフィルタ14及び16が置かれ、光源12からの
赤外線及び紫外線を除去する。そして可視光線が照明シ
ステム18の光学系に向けられる。照明システム18は
光の強度を均一にし且つ平行なビームを形成し、光を垂
直な入射角度で光バルブに到達させる。
能は光源12からスクリーン39までの光線の通路を追
うことにより理解しうる。光源12はパラボラ型反射器
を有するハロゲン化金属アーク灯である。光源12の直
ぐ前にフィルタ14及び16が置かれ、光源12からの
赤外線及び紫外線を除去する。そして可視光線が照明シ
ステム18の光学系に向けられる。照明システム18は
光の強度を均一にし且つ平行なビームを形成し、光を垂
直な入射角度で光バルブに到達させる。
【0018】光バルブに入射する光は直線的に偏光され
ねばならないが、同じ偏光を有する反射光は像形成ビー
ムから除外すべきである。液晶光バルブ26、27、2
8に電圧を加えることにより、偏光の回転が起きるの
で、入射ビームに関して回転された光の偏光がスクリー
ン上に像を形成するように選択される。これは、可視光
スペクトルの広範囲の波長にわたり、そしてビームの発
散角度の適切な範囲にわたり用いられるように設計され
た偏光ビーム分割器22の使用により達成される。
ねばならないが、同じ偏光を有する反射光は像形成ビー
ムから除外すべきである。液晶光バルブ26、27、2
8に電圧を加えることにより、偏光の回転が起きるの
で、入射ビームに関して回転された光の偏光がスクリー
ン上に像を形成するように選択される。これは、可視光
スペクトルの広範囲の波長にわたり、そしてビームの発
散角度の適切な範囲にわたり用いられるように設計され
た偏光ビーム分割器22の使用により達成される。
【0019】図2は像形成モジュールを通る光路を詳細
に示す。光ビーム62はビーム分割器22に入り、周知
のように、いわゆるp偏光成分は光バルブに向かって直
に伝播するが、s偏光成分はプリズムにより反射され
る。偏光ビーム分割器22からのp偏光は、ビデオカメ
ラで光を原色帯域に分割するのに用いられるものと同様
のプリズムアセンブリ24に入る。カメラの分野で周知
のように、これはプリズム面の二色性被膜により達成さ
れる。面34は赤成分を反射し、青成分及び緑成分を透
過させる。面36は青成分を反射し、残りの緑成分を透
過させる。赤成分及び青成分はそれぞれプリズム30及
び31の内部で反射され、出力面64及び66を通って
出る。緑成分は直に出力面68を通って出る。これらの
RGB成分を分離するシーケンスは必要に応じて変更で
きる。
に示す。光ビーム62はビーム分割器22に入り、周知
のように、いわゆるp偏光成分は光バルブに向かって直
に伝播するが、s偏光成分はプリズムにより反射され
る。偏光ビーム分割器22からのp偏光は、ビデオカメ
ラで光を原色帯域に分割するのに用いられるものと同様
のプリズムアセンブリ24に入る。カメラの分野で周知
のように、これはプリズム面の二色性被膜により達成さ
れる。面34は赤成分を反射し、青成分及び緑成分を透
過させる。面36は青成分を反射し、残りの緑成分を透
過させる。赤成分及び青成分はそれぞれプリズム30及
び31の内部で反射され、出力面64及び66を通って
出る。緑成分は直に出力面68を通って出る。これらの
RGB成分を分離するシーケンスは必要に応じて変更で
きる。
【0020】個々の赤、緑及び青のカラー成分は、プリ
ズムアセンブリ24の出力面64、66、68に配置さ
れた光バルブ26、27、28に衝突する。カメラで
は、CCD検出器が光バルブの位置に置かれる。本発明
では、光は各バルブから反射されて、プリズムアセンブ
リ24を再び横切り、RGBカラー成分から白色光ビー
ムを再構成する。赤成分は面34から再び反射される。
青成分はプリズム31の面35の点70で反射される
が、点72で透過する。点70での入射角はいわゆる臨
界角よりも険しいので、全反射が起きる。青成分が点7
2で透過するのは、入射角が臨界角以下であるためであ
る。結合されたRGB反射ビームは偏光ビーム分割器2
2を横切るが、今回は、最初のp成分はプリズムを透過
して捨てられるのに対し、回転したs偏光成分はプリズ
ムにより投写レンズに向かって反射される。投写レンズ
は大きなガラス作業距離及びテレセントリック照明に適
応する特別な設計でなければならない。このようなレン
ズはレトロフォーカス型テレセントリックレンズと呼ば
れる。投写レンズは前面及び背面のどちらからも観察で
きるスクリーンに3つの光バルブの像を形成する。光バ
ルブの像は、プリズム出力面に関して光バルブを機械的
に調整することにより、スクリーン上で一体化される。
ズムアセンブリ24の出力面64、66、68に配置さ
れた光バルブ26、27、28に衝突する。カメラで
は、CCD検出器が光バルブの位置に置かれる。本発明
では、光は各バルブから反射されて、プリズムアセンブ
リ24を再び横切り、RGBカラー成分から白色光ビー
ムを再構成する。赤成分は面34から再び反射される。
青成分はプリズム31の面35の点70で反射される
が、点72で透過する。点70での入射角はいわゆる臨
界角よりも険しいので、全反射が起きる。青成分が点7
2で透過するのは、入射角が臨界角以下であるためであ
る。結合されたRGB反射ビームは偏光ビーム分割器2
2を横切るが、今回は、最初のp成分はプリズムを透過
して捨てられるのに対し、回転したs偏光成分はプリズ
ムにより投写レンズに向かって反射される。投写レンズ
は大きなガラス作業距離及びテレセントリック照明に適
応する特別な設計でなければならない。このようなレン
ズはレトロフォーカス型テレセントリックレンズと呼ば
れる。投写レンズは前面及び背面のどちらからも観察で
きるスクリーンに3つの光バルブの像を形成する。光バ
ルブの像は、プリズム出力面に関して光バルブを機械的
に調整することにより、スクリーン上で一体化される。
【0021】s偏光を照明に、そしてp偏光を結像路に
用いる代替の光学的な構成も可能である。この構成は、
図1で光源を含む照明光学系と、投写レンズ(及びスク
リーン)とを置き換えることにより簡単に達成できる。
用いる代替の光学的な構成も可能である。この構成は、
図1で光源を含む照明光学系と、投写レンズ(及びスク
リーン)とを置き換えることにより簡単に達成できる。
【0022】前述のように、レンズ素子の面により光学
系に反射された光が再びスクリーンに反射される可能性
を減らすために、投写レンズ38と偏光ビーム分割器2
2の間に置かれた薄い1層又は多層の複屈折層を含む四
分の一波長板48により、光学系の効率が改善される。
投写レンズ38に向かって四分の一波長板48を通過
し、そして反射されて再び四分の一波長板48を通過す
る光は、その偏光が90度だけ回転されるので、偏光ビ
ーム分割器22により光学系から除去される。
系に反射された光が再びスクリーンに反射される可能性
を減らすために、投写レンズ38と偏光ビーム分割器2
2の間に置かれた薄い1層又は多層の複屈折層を含む四
分の一波長板48により、光学系の効率が改善される。
投写レンズ38に向かって四分の一波長板48を通過
し、そして反射されて再び四分の一波長板48を通過す
る光は、その偏光が90度だけ回転されるので、偏光ビ
ーム分割器22により光学系から除去される。
【0023】本発明の光学系は四分の一波長板、即ちフ
ィルム50(多層でもよい)及び偏光フィルム52を含
むスクリーン素子にも関連する。偏光フィルム52はス
クリーン39の外側に、そして四分の一波長フィルム5
0は投写レンズ38に対向するように取付けられる。こ
れらのスクリーン素子はスクリーンからの室内光の反射
を減らすとともに、投写レンズ38からの実質的に全て
の光を透過させる働きをする。レンズからの環状的な偏
光を再び直線的な偏光に変換することにより、全ての直
線的な偏光が偏光フィルムを透過する。室内光が偏光フ
ィルム52に入ると、その第1の偏光は偏光フィルム5
2で吸収される。第2の偏光は四分の一波長フィルム5
0を透過し、スクリーンから反射して再び四分の一波長
フィルム50を透過する。この二重パスは第2の偏光を
偏光フィルム52で吸収される第1の偏光に変換する。
ィルム50(多層でもよい)及び偏光フィルム52を含
むスクリーン素子にも関連する。偏光フィルム52はス
クリーン39の外側に、そして四分の一波長フィルム5
0は投写レンズ38に対向するように取付けられる。こ
れらのスクリーン素子はスクリーンからの室内光の反射
を減らすとともに、投写レンズ38からの実質的に全て
の光を透過させる働きをする。レンズからの環状的な偏
光を再び直線的な偏光に変換することにより、全ての直
線的な偏光が偏光フィルムを透過する。室内光が偏光フ
ィルム52に入ると、その第1の偏光は偏光フィルム5
2で吸収される。第2の偏光は四分の一波長フィルム5
0を透過し、スクリーンから反射して再び四分の一波長
フィルム50を透過する。この二重パスは第2の偏光を
偏光フィルム52で吸収される第1の偏光に変換する。
【0024】更に効率を改善する幾つかの新しい特徴が
開示される。全ての二色性被膜はこのシステム内の機能
に関して最適化されることが望ましい。即ち、偏光ビー
ム分割器及びカラー結合プリズムは技術的に知られてい
るけれども、p偏光及びs偏光ビームの最適化が慎重に
設計されない限り、それらは本発明での使用にはうまく
適しない。光バルブの効率的な照明のための光学設計に
より整合された小さなアークサイズのランプの使用も望
ましい。更に、カラーフィルタ43、44、45及び4
6の使用は、効率改善のためのカラーバンド、カラーバ
ランス及びカラー純度の選択を可能にする。空間光変調
器の各々はそれ自身のフィルタを有する。バンド端は偏
光に対して特に敏感なため、カラーを分割/結合するプ
リズムアセンブリ24はバンド端では効率的ではないか
ら、これらのフィルタは各カラーのバンド端を吸収す
る。フィルタは両方向で、即ち、変調器に向かう光及び
変調器から反射される光に作用し、他の2つのカラーの
光を吸収する。カラーフィルタ46はアセンブリ内の漂
遊光を除去する。
開示される。全ての二色性被膜はこのシステム内の機能
に関して最適化されることが望ましい。即ち、偏光ビー
ム分割器及びカラー結合プリズムは技術的に知られてい
るけれども、p偏光及びs偏光ビームの最適化が慎重に
設計されない限り、それらは本発明での使用にはうまく
適しない。光バルブの効率的な照明のための光学設計に
より整合された小さなアークサイズのランプの使用も望
ましい。更に、カラーフィルタ43、44、45及び4
6の使用は、効率改善のためのカラーバンド、カラーバ
ランス及びカラー純度の選択を可能にする。空間光変調
器の各々はそれ自身のフィルタを有する。バンド端は偏
光に対して特に敏感なため、カラーを分割/結合するプ
リズムアセンブリ24はバンド端では効率的ではないか
ら、これらのフィルタは各カラーのバンド端を吸収す
る。フィルタは両方向で、即ち、変調器に向かう光及び
変調器から反射される光に作用し、他の2つのカラーの
光を吸収する。カラーフィルタ46はアセンブリ内の漂
遊光を除去する。
【0025】前置偏光子、即ち偏光フィルム40は1つ
の偏光を吸収し且つ他の偏光を透過させる吸収フィルム
である。偏光フィルム40は光学系で用いる偏光を、そ
れらの性能を高め且つコントラストを改善するために、
事前に選択する。後置偏光子、即ち偏光フィルム42は
吸収のための偏光フィルムである。偏光フィルム42は
変調された光を透過させるように位置合わせされ、残留
する変調されない光を吸収し、そしてより高い性能及び
改善されたコントラストを与える。
の偏光を吸収し且つ他の偏光を透過させる吸収フィルム
である。偏光フィルム40は光学系で用いる偏光を、そ
れらの性能を高め且つコントラストを改善するために、
事前に選択する。後置偏光子、即ち偏光フィルム42は
吸収のための偏光フィルムである。偏光フィルム42は
変調された光を透過させるように位置合わせされ、残留
する変調されない光を吸収し、そしてより高い性能及び
改善されたコントラストを与える。
【0026】本明細書に開示された光学系は、CRTモ
ニタと較べてコンパクトな形態及び非常に高い解像度を
有する、デスクトップのデータモニタに応用できる。そ
れは会議室でのビデオ表示及びHDTVにも応用でき
る。表示はフロントプロジェクション型及びリアプロジ
ェクション型のいずれかであってもよい。
ニタと較べてコンパクトな形態及び非常に高い解像度を
有する、デスクトップのデータモニタに応用できる。そ
れは会議室でのビデオ表示及びHDTVにも応用でき
る。表示はフロントプロジェクション型及びリアプロジ
ェクション型のいずれかであってもよい。
【図1】本発明の光学投写表示システムの概要図であ
る。
る。
【図2】図1のシステムのカラー分離アセンブリを通る
光路の概要断面図である。
光路の概要断面図である。
10 プロジェクタ 12 光源 14 赤外線フィルタ 16 紫外線フィルタ 18 照明システム 22 偏光ビーム分割器 24 プリズムアセンブリ 26 反射光バルブ 27 反射光バルブ 28 反射光バルブ 30 プリズム 31 プリズム 32 プリズム 34 カラー分離面 36 カラー分離面 38 投写レンズ 39 スクリーン 40 偏光フィルム 42 偏光フィルム 43 カラーフィルタ 44 カラーフィルタ 45 カラーフィルタ 46 カラーフィルタ 48 四分の一波長板/フィルム 50 四分の一波長板/フィルム 52 偏光フィルム 54 レンズ 56 光トンネル 58 レンズ 60 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デレック・ブライアン・ドウブ アメリカ合衆国ニューヨーク州、マウン ト・キスコ、インディアン・ヒル・ロード 41 (72)発明者 ラマ・ナンド・シン アメリカ合衆国コネティカット州、ベセ ル、ファー・ホライズン・ドライブ 20 (72)発明者 アラン・エドワード・ローゼンブルス アメリカ合衆国ニューヨーク州、ヨークタ ウン・ハイツ、ヒッコリー・ストリート 3017 (72)発明者 ジョージ・リャン−タイ・チュウ アメリカ合衆国ニューヨーク州、クロス・ リバー、ハウランド・ドライブ 5 (72)発明者 トーマス・マリオ・キポラ アメリカ合衆国ニューヨーク州、カトナ ー、トール・トリーズ・コート 5 (72)発明者 ジャナス・スタニスロウ・ウィルシンスキ ー アメリカ合衆国ニューヨーク州、オッシニ ング、キチャワン・ロード 736
Claims (14)
- 【請求項1】 像を投写するための装置であって、 複数の入出力面を有するカラー分割プリズムアセンブリ
と、 前記入出力面にそれぞれ設けられ、幾何学的形状を規定
する反射面を有する反射型空間光変調器と、 光源と前記カラー分割プリズムアセンブリの間の第1の
光路内に配置され、前記幾何学的形状に一致する断面を
有する光トンネルと、 前記反射面および前記入出力面のそれぞれの間に配置さ
れたカラーフィルタと、 前記第1の光路内に配置された偏光ビーム分割器と、 前記偏光ビーム分割器とスクリーンの間の第2の光路内
に配置された投写レンズと、 前記投写レンズからの反射光を抑止する手段と、 前記スクリーンに対する周囲光の影響を抑止する手段
と、 を具備する像投写装置。 - 【請求項2】 前記反射型空間光変調器が液晶光バルブ
アセンブリを含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記カラー分割プリズムアセンブリは、
その内部に位置する2つのカラー分割表面を形成する3
つの中実ガラスプリズムを含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記偏光ビーム分割器は、その内部で1
つの偏光分離表面を形成する2つの中実ガラスプリズム
を含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 前記第1の光路内にあって、紫外光及び
赤外光を除去するための手段をさらに含む、請求項1記
載の装置。 - 【請求項6】 前記第1の光路内において前記光源と前
記偏光ビーム分割器の間に配置された前置偏光フィルタ
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記第2の光路内において前記偏光ビー
ム分割器と前記投写レンズの間に配置された後置偏光フ
ィルタをさらに含む、請求項1又は6記載の装置。 - 【請求項8】 前記第1の光路内において前記光源と前
記偏光ビーム分割器の間に配置されたカラー吸収フィル
ムをさらに含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 前記光トンネルは複数のミラーを含む、
請求項1記載の装置。 - 【請求項10】 前記光トンネルは、中空の直方体トン
ネルを形成するようにアセンブルされた4つのミラーを
含む、請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 前記光トンネルは中実ガラスを含む、
請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 前記第1の光路内に配置された複数の
レンズをさらに含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項13】 前記反射光を抑止する手段は、前記第
2の光路内に配置された四分の一波長板を含む、請求項
1記載の装置。 - 【請求項14】 前記周囲光の影響を抑止する手段は、
前記スクリーン上におかれた四分の一波長板及び偏光フ
ィルムを含み、前記偏光フィルムは前記スクリーンを見
る側に配置され、前記四分の一波長板は前記偏光フィル
ムと前記スクリーンの間に配置される、請求項1記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/493,736 US5621486A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Efficient optical system for a high resolution projection display employing reflection light valves |
| US493736 | 1995-06-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915529A true JPH0915529A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=23961485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8136866A Pending JPH0915529A (ja) | 1995-06-22 | 1996-05-30 | 像投写装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621486A (ja) |
| JP (1) | JPH0915529A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100815345B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2008-03-19 | 삼성전기주식회사 | 회절광과 조명광을 분리한 칼라 디스플레이 장치 |
| KR100832656B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2008-05-27 | 삼성전기주식회사 | 단일 조명계를 갖는 칼라 디스플레이 장치 |
| TWI448731B (zh) * | 2012-05-10 | 2014-08-11 | Delta Electronics Inc | 提供複數視角影像之投影裝置 |
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| WO1995017303A1 (en) | 1993-12-21 | 1995-06-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Multilayered optical film |
| JPH07253621A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Fujitsu Ltd | スクリーン及びこれを用いた投写型表示装置 |
| JPH08220657A (ja) * | 1994-12-15 | 1996-08-30 | Nikon Corp | 投射装置 |
| JPH08201757A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-09 | A G Technol Kk | 投射型カラー表示装置 |
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| DE69611561T2 (de) * | 1995-03-23 | 2001-06-21 | International Business Machines Corp., Armonk | Wirksames optisches System für eine hochauflösende Projektionsanzeige mit Reflexionslichtventilen |
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