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図面 (15)

課題

1台の装置で4以上の原色変調光を正確に合成することのできる画像表示装置を提供する。

解決手段

N(≧4)の原色光発光する原色光発光手段11と、原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段12と、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段13と、画像光を投射する画像光投射手段14とを含み、画像光合成手段13が、画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、画像光路の側面、または、画像光路の側面および画像光路の他方の端面から延伸し、それぞれが1の原色変調光を伝播するN本の原色変調光路と、画像光路中に形成され、画像光路の側面から延伸する原色変調光路を伝播した原色変調光を出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む。

概要

背景

カラー画像表示装置は、テレビジョン受像機あるいはパーソナルコンピュータ表示装置等に適用されているが、直視型と投射型に大別される。

直視型のカラー画像表示装置にあっては、解像度を高めるとともに画面を大型化するためには、画素を小型化するとともに画素数を増す必要があるため、装置が複雑化、高額化することは避けることができない。

従って、大型のカラー画像表示装置としては投射型を使用することが望ましく、各種の投射型カラー画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図12のブロック図に示すように、白色光発光する光源911と、白色光を赤色光シアン色光に分離する第1のダイクロイックミラー912と、シアン光緑色光青色光に分離する第2のダイクロイックミラー913と、赤色光、緑色光および青色光の透過光量を制御する赤色光用液晶ライトバルブ914R、緑色光用液晶ライトバルブ914G、および青色光用液晶ライトバルブ914Bと、光量が制御された青色光、緑色光および赤色光を混合するクロスプリズム915と、混合光投影する投影レンズ916とを含んでいる。

上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、光の3原色(赤色、緑色、青色)ごとに光変調され、変調後の3原色をクロスプリズム915により混合し、投影レンズ916によりスクリーンに投影している。

しかし、上記の従来の投射型カラー画像表示装置では、赤色光、緑色光および青色光の3原色を使用してカラー画像を合成しているため、表示できる色範囲限界があるという課題があった。

即ち、上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、図13に示す国際照明委員会CIE)の色度図赤色光源RS、緑色光源GSおよび青色光源BSを結ぶ3角形の外側の色は表示することができないという課題があった。

この課題を解決するために、赤色光源RS、緑色光源GSおよび青色光源BSに加えて青緑色光源BGSを使用して表示可能な色を拡大した投射型カラー画像表示装置も既に提案されている(例えば、特許文献2および非特許文献1参照)。

特許文献2に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図14のブロック図に示すように、赤色光を発光する赤色光源921と、青色光を発光する青色光源922と、第1の緑色光を発光する第1の緑色光源923と、第1の緑色光と中心波長の異なる第2の緑色光を発光する第2の緑色光源924と、赤色光を変調する第1液晶ライトバルブ925と、青色光を変調する第2液晶ライトバルブ926と、第1の緑色光および第2の緑色光を変調する第3液晶ライトバルブ927と、変調された赤色光、青色光、第1の緑色光および第2の緑色光を混合するクロスダイクロイックプリズム928と、混合光を投射する投射レンズ929とを含んでいる。

上記の従来の投射型カラー画像表示装置においては、赤色光源921および青色光源922は1フレーム表示期間発光し、第1の緑色光源923は1フレーム表示期間の前半に発光し、第2の緑色光源924は1フレーム表示期間の後半に発光する。

赤色光は第1液晶ライトバルブ925で、青色光は第2液晶ライトバルブ926で、第1の緑色光および第2の緑色光は第3液晶ライトバルブ927で変調され、クロスダイクロイックプリズム928で混合されて投射レンズ929により画像を投影する。

非特許文献1に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、第1の3原色(R1、G1およびB1)を適用する第1のDLPプロジェクタにより投影される第1の画像と、第2の3原色(R2、G2およびB2)を適用する第2のDLPプロジェクタにより投影される第2の画像とをスクリーン上で合成して6原色を使用した画像を表示することを可能としている。
特開2003−241314号公報([0022]〜[0026]、[図3])
特開2004−325477号公報([0018]〜[0022]、[図1])
NATURAL VISIONナチュラルビジョン研究開発プロジェクト動画)研究開発報告書別冊) 独立行政法人情報通信研究機構

概要

1台の装置で4以上の原色変調光を正確に合成することのできる画像表示装置を提供する。N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段11と、原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段12と、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段13と、画像光を投射する画像光投射手段14とを含み、画像光合成手段13が、画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、画像光路の側面、または、画像光路の側面および画像光路の他方の端面から延伸し、それぞれが1の原色変調光を伝播するN本の原色変調光路と、画像光路中に形成され、画像光路の側面から延伸する原色変調光路を伝播した原色変調光を出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む。

目的

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、4以上の原色変調光を正確に合成することを可能とする一体型の画像光合成素子を備える画像表示装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

N(≧4)の原色光発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、前記画像光路の側面、または、前記画像光路の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが1の前記原色変調光を伝播するN本の原色変調光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の側面から延伸する前記原色変調光路を伝播した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む画像表示装置

請求項2

N本の前記原色変調光路が、前記画像光路の一対の側面、または、前記画像光路の一対の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが1の前記原色変調光を伝播するものである請求項1に記載の画像表示装置。

請求項3

N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を1つの側面である出射面から出射する正(N+1)角柱状の画像光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の前記出射面以外の側面から進入した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む画像表示装置。

請求項4

前記原色光発光手段が、赤色光黄色光長波長緑色光短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記黄色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、黄色変調光、長波長緑色変調光短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、前記画像光路の第1の位置の第1の側面側から延伸し前記赤色変調光を伝播する第1の原色変調光路、前記画像光路の第2の位置の前記第1の側面に隣接する第2の側面側から延伸し前記青色変調光を伝播する第2の原色変調光路、前記画像光路の前記第2の位置の前記第1の側面に対向する第3の側面側から延伸し前記黄色変調光を伝播する第3の原色変調光路、前記画像光路の前記第2の位置の前記第2の側面に対向する第4の側面側から延伸し前記短波長緑色画像光を伝播する第4の原色変調光路および前記画像光路の他方の正方形端面から前記長波長緑色変調光を伝播する第5の原色変調光路と、前記画像光路内の前記第1の位置に設置され、前記赤色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第1のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第1の位置に設置され、前記青色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第2のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第2の位置に設置され、前記黄色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第3のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第2の位置に設置され、前記短波長緑色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第4のダイクロイックミラーとを含むものである請求項1に記載の画像表示装置。

請求項5

N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記原色光発光手段が、赤色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、正6面体の一対の対向面以外の4面から前記赤色変調光、前記長波長緑色変調光、前記短波長緑色変調光および前記青色変調光を取り込み、前記一対の対向面の一方の面から前記画像光を出射する1つの4面ダイクロイックプリズムである画像表示装置。

請求項6

前記原色変調光生成手段が、前記画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ、あるいは、前記画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを含み、前記原色光発光手段が、白色光を発光する白色光発光手段と、前記白色光をNの前記原色光に分離する白色光分離手段とを含む請求項1から請求項5に記載の画像表示装置。

技術分野

0001

本発明は、画像表示装置係り、特に、4以上の原色画像光を正確に合成表示することが可能な一体型画像光合成素子を備える表示装置に関する。

背景技術

0002

カラー画像表示装置は、テレビジョン受像機あるいはパーソナルコンピュータ用表示装置等に適用されているが、直視型と投射型に大別される。

0003

直視型のカラー画像表示装置にあっては、解像度を高めるとともに画面を大型化するためには、画素を小型化するとともに画素数を増す必要があるため、装置が複雑化、高額化することは避けることができない。

0004

従って、大型のカラー画像表示装置としては投射型を使用することが望ましく、各種の投射型カラー画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0005

特許文献1に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図12ブロック図に示すように、白色光発光する光源911と、白色光を赤色光シアン色光に分離する第1のダイクロイックミラー912と、シアン光緑色光青色光に分離する第2のダイクロイックミラー913と、赤色光、緑色光および青色光の透過光量を制御する赤色光用液晶ライトバルブ914R、緑色光用液晶ライトバルブ914G、および青色光用液晶ライトバルブ914Bと、光量が制御された青色光、緑色光および赤色光を混合するクロスプリズム915と、混合光投影する投影レンズ916とを含んでいる。

0006

上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、光の3原色(赤色、緑色、青色)ごとに光変調され、変調後の3原色をクロスプリズム915により混合し、投影レンズ916によりスクリーンに投影している。

0007

しかし、上記の従来の投射型カラー画像表示装置では、赤色光、緑色光および青色光の3原色を使用してカラー画像を合成しているため、表示できる色範囲限界があるという課題があった。

0008

即ち、上記の従来の投射型カラー画像表示装置は、図13に示す国際照明委員会CIE)の色度図赤色光源RS、緑色光源GSおよび青色光源BSを結ぶ3角形の外側の色は表示することができないという課題があった。

0009

この課題を解決するために、赤色光源RS、緑色光源GSおよび青色光源BSに加えて青緑色光源BGSを使用して表示可能な色を拡大した投射型カラー画像表示装置も既に提案されている(例えば、特許文献2および非特許文献1参照)。

0010

特許文献2に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、図14のブロック図に示すように、赤色光を発光する赤色光源921と、青色光を発光する青色光源922と、第1の緑色光を発光する第1の緑色光源923と、第1の緑色光と中心波長の異なる第2の緑色光を発光する第2の緑色光源924と、赤色光を変調する第1液晶ライトバルブ925と、青色光を変調する第2液晶ライトバルブ926と、第1の緑色光および第2の緑色光を変調する第3液晶ライトバルブ927と、変調された赤色光、青色光、第1の緑色光および第2の緑色光を混合するクロスダイクロイックプリズム928と、混合光を投射する投射レンズ929とを含んでいる。

0011

上記の従来の投射型カラー画像表示装置においては、赤色光源921および青色光源922は1フレーム表示期間発光し、第1の緑色光源923は1フレーム表示期間の前半に発光し、第2の緑色光源924は1フレーム表示期間の後半に発光する。

0012

赤色光は第1液晶ライトバルブ925で、青色光は第2液晶ライトバルブ926で、第1の緑色光および第2の緑色光は第3液晶ライトバルブ927で変調され、クロスダイクロイックプリズム928で混合されて投射レンズ929により画像を投影する。

0013

非特許文献1に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、第1の3原色(R1、G1およびB1)を適用する第1のDLPプロジェクタにより投影される第1の画像と、第2の3原色(R2、G2およびB2)を適用する第2のDLPプロジェクタにより投影される第2の画像とをスクリーン上で合成して6原色を使用した画像を表示することを可能としている。
特開2003−241314号公報([0022]〜[0026]、[図3])
特開2004−325477号公報([0018]〜[0022]、[図1])
NATURAL VISIONナチュラルビジョン研究開発プロジェクト動画)研究開発報告書別冊) 独立行政法人情報通信研究機構

発明が解決しようとする課題

0014

しかしながら、特許文献2に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、第1の緑色光と第2の緑色光とを時分割で表示するものであるため、光源を高速で点滅させなければならないという課題があった。

0015

また非特許文献1に開示された従来の投射型カラー画像表示装置は、2台のDLPプロジェクタからの投影像をスクリーン上で合成するため、2台のDLPプロジェクタを光学的に正確に位置決めしなければならないという課題があった。

0016

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、4以上の原色変調光を正確に合成することを可能とする一体型の画像光合成素子を備える画像表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0017

[第1の発明]
本発明の画像表示装置は、N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を一方の正方形端面である出射面から出射する四角柱状の画像光路と、前記画像光路の側面、または、前記画像光路の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが1の前記原色変調光を伝播するN本の原色変調光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の側面から延伸する前記原色変調光路を伝播した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む構成を有している。

0018

この構成により、4以上の原色変調光を正確に合成することができることとなる。

0019

[第2の発明]
本発明の画像表示装置は、N本の前記原色変調光路が、前記画像光路の一対の側面、または、前記画像光路の一対の側面および前記画像光路の他方の正方形端面から延伸し、それぞれが1の前記原色変調光を伝播する構成を有していてもよい。

0020

[第3の発明]
本発明の画像表示装置は、N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記画像光合成手段が、前記画像光を1つの側面である出射面から出射する正(N+1)角柱状の画像光路と、前記画像光路中に形成され、前記画像光路の前記出射面以外の側面から進入した前記原色変調光を前記出射面の方向に反射するダイクロイックミラーとを含む構成を有していてもよい。

0021

[第4の発明]
本発明の画像表示装置は、前記原色光発光手段が、赤色光、黄色光長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記黄色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、黄色変調光、長波長緑色変調光短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、前記画像光路の第1の位置の第1の側面側から延伸し前記赤色変調光を伝播する第1の原色変調光路、前記画像光路の第2の位置の前記第1の側面に隣接する第2の側面側から延伸し前記青色変調光を伝播する第2の原色変調光路、前記画像光路の前記第2の位置の前記第1の側面に対向する第3の側面側から延伸し前記黄色変調光を伝播する第3の原色変調光路、前記画像光路の前記第2の位置の前記第2の側面に対向する第4の側面側から延伸し前記短波長緑色画像光を伝播する第4の原色変調光路および前記画像光路の他方の正方形端面から前記長波長緑色変調光を伝播する第5の原色変調光路と、前記画像光路内の前記第1の位置に設置され、前記赤色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第1のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第1の位置に設置され、前記青色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第2のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第2の位置に設置され、前記黄色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第3のダイクロイックミラーと、前記画像光路内の前記第2の位置に設置され、前記短波長緑色変調光を前記出射面の方向に反射し、他の前記原色変調光を透過する第4のダイクロイックミラーとを含む構成を有していてもよい。

0022

[第5の発明]
本発明の画像表示装置は、N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段と、前記原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段と、前記原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段と、前記画像光を投射する画像光投射手段とを含み、前記原色光発光手段が、赤色光、長波長緑色光、短波長緑色光および青色光を発光するものであり、前記原色変調光生成手段が、前記赤色光、前記長波長緑色光、前記短波長緑色光および前記青色光を前記画像信号に応じて変調して赤色変調光、長波長緑色変調光、短波長緑色変調光および青色変調光を生成するものであり、前記画像光合成手段が、正6面体の一対の対向面以外の4面から前記赤色変調光、前記長波長緑色変調光、前記短波長緑色変調光および前記青色変調光を取り込み、前記一対の対向面の一方の面から前記画像光を出射する1つの4面ダイクロイックプリズムである構成を有していてもよい。

0023

[第6の発明]
本発明の画像表示装置は、前記原色変調光生成手段が、前記画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ、あるいは、前記画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを含み、前記原色光発光手段が、白色光を発光する白色光発光手段と、前記白色光をNの前記原色光に分離する白色光分離手段とを含む構成を有していてもよい。

発明の効果

0024

本発明は、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段を設けることにより、1台の装置で4以上の原色変調光を正確に合成することができるという効果を有する画像表示装置を提供することができるものである。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、本発明に係る画像表示装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明に係る画像表示装置1は、図1のブロック図に示すように、N(≧4)の原色光を発光する原色光発光手段11と、原色光を画像信号に応じて変調して原色変調光を生成する原色変調光生成手段12と、原色変調光を画像光に合成する一体型の画像光合成手段13と、画像光を投射する画像光投射手段14とを含む。

0026

なお、原色光発光手段11は、白色光Wを発光する白色光発光手段111と、白色光WをNの原色光に分離する白色光分離手段112とから構成されていてもよい。

0027

図2は本発明に係る画像表示装置1のN=5である場合のハードウエア構成の一例を示す斜視図であって、白色光発光手段111は白色光源151である。

0028

白色光分離手段112は、第1の分離ダイクロイックミラー161、第2の分離ダイクロイックミラー162、第3の分離ダイクロイックミラー163および第4の分離ダイクロイックミラー164で構成され、白色光Wを赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの5色の原色光に分離する。なお、5色の原色光の組み合わせは上記に限られるものではなく、例えば、白色光Wを長波長赤色光LR、短波長赤色光SR、緑色光G、長波長青色光LBおよび短波長青色光SBの5色の原色光に分離してもよい。

0029

第1の分離ダイクロイックミラー161と第2の分離ダイクロイックミラー162とは互いに直交し、白色光源151の光軸に対して45度の角度を成して配置される。第3の分離ダイクロイックミラー163と第4の分離ダイクロイックミラー164とは互いに直交し、白色光源151に対して第1の分離ダイクロイックミラー161と第2の分離ダイクロイックミラー162より下流側に白色光源151の光軸に対して45度の角度を成して配置される。

0030

第1の分離ダイクロイックミラー161は赤色光Rを反射し、他の原色光を透過する。第2の分離ダイクロイックミラー162は青色光Bを反射し、他の原色光を透過する。

0031

第3の分離ダイクロイックミラー163は黄色光Yを反射し、他の原色光を透過する。第4の分離ダイクロイックミラー164は短波長緑色光SGを反射し、他の原色光を透過する。

0032

赤色光R、黄色光Y、短波長緑色光SGおよび青色光Bは、適宜に配置された反射鏡によって反射され、画像光合成手段13の側壁から画像光合成手段13に入射する。長波長緑色光LGは、画像光合成手段13の端面から画像光合成手段13に入射する。

0033

なお、原色変調光生成手段12は、赤色光Rを変調して赤色変調光RMを生成する第1の原色変調光生成手段121、黄色光Yを変調して黄色変調光YMを生成する第2の原色変調光生成手段122、短波長緑色光SGを変調して短波長緑色変調光SGMを生成する第3の原色変調光生成手段123、青色光Bを変調して青色変調光BMを生成する第4の原色変調光生成手段124、長波長緑色光LGを変調して長波長緑色変調光LGMを生成する第5の原色変調光生成手段125からなっており、原色光発光手段11と画像光合成手段13の間に設置されるが、原色変調光を同期させるために原色変調光生成手段12より下流の光路長をすべての原色光について等しくすることが望ましい。

0034

画像光投射手段14は、例えば凸レンズ141であり、原色変調光生成手段12の出射面から出射する画像光を、スクリーン上に投射する。

0035

以下に画像光合成手段13の実施形態について説明する。

0036

[第1の実施形態]
[第1例]
N=4の場合の画像光合成手段13の第1の実施形態2は、図3(a)の上面図に示すように、画像光を一方の正方形(一辺長=L)端面である出射面21aから出射する四角柱状の画像光路21と、画像光路21の一対の側面21bおよび21cから延伸し、それぞれが1の原色変調光を伝播する第1の原色変調光路221、第2の原色変調光路222、第3の原色変調光路223および第4の原色変調光路224と、画像光路21中に形成され画像光路21の一対の側面21bおよび21cから延伸する各原色変調光路を伝播した原色変調光を出射面21aの方向に反射する第1のダイクロイックミラー231、第2のダイクロイックミラー232、第3のダイクロイックミラー233および第4のダイクロイックミラー234とを含む。

0037

N=4の場合は、原色光は赤色光R、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの4原色光とすることが一般的である。

0038

そして、原色変調光生成手段12である反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブ(以下、単に液晶ライトバルブとも記す)を適用して、赤色光Rを赤色画像信号に応じて変調して赤色変調光RMに、長波長緑色光LGを長波長緑色画像信号に応じて変調して長波長緑色変調光LGMに、短波長緑色光SGを短波長緑色画像信号に応じて変調して短波長緑色変調光SGMに、および青色光Bを青色画像信号に応じて変調して青色変調光BMに変換する。

0039

そして、赤色変調光RMは第1の原色変調光路221に、長波長緑色変調光LGMは第2の原色変調光路222に、短波長緑色変調光SGMは第3の原色変調光路223に、青色変調光BMは第4の原色変調光路224に入射する。

0040

赤色変調光RMは第1の原色変調光路221を伝播し、第1のダイクロイックミラー231で反射されて出射面21aから出射する。長波長緑色変調光LGMは第2の原色変調光路222を伝播し、第2のダイクロイックミラー232で反射され、第1のダイクロイックミラー231および第4のダイクロイックミラー234を透過して出射面21aから出射する。短波長緑色変調光SGMは第3の原色変調光路223を伝播し、第3のダイクロイックミラー233で反射され、第1のダイクロイックミラー231および第4のダイクロイックミラー234を透過して出射面21aから出射する。そして、青色変調光BMは第4の原色変調光路224を伝播し、第4のダイクロイックミラー234で反射されて出射面21aから出射する。

0041

第1のダイクロイックミラー231は、赤色変調光RMを反射し、他の原色変調光を透過する。第2のダイクロイックミラー232は、長波長緑色変調光LGMを反射し、他の原色変調光を透過する。第3のダイクロイックミラー233は、短波長緑色変調光SGMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第4のダイクロイックミラー234は、青色変調光BMを反射し、他の原色変調光を透過する。

0042

従って、出射面21aからは、赤色変調光RM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMを合成した画像光が出射されることとなる。

0043

なお、赤色変調光RM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMの同期を維持するために、すべての原色変調光について液晶ライトバルブから出射面21aまでの光路長を一定とすることが望ましい。図3(a)の場合はすべての原色変調光の光路長を4Lとしている。

0044

[第2例]
図3(b)はN=5の場合の第1の実施形態3の上面図であって、画像光路31の他方の正方形端面31dから第5の原色変調光路325が延伸する点が、図3(a)と相違する。

0045

N=5の場合は、原色光は赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの5原色とすることが一般的である。各原色光は、液晶ライトバルブで変調され、赤色変調光RM、黄色変調光YM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMに変換される。

0046

赤色変調光RMは第1の原色変調光路321に、黄色変調光YMは第2の原色変調光路322に、長波長緑色変調光LGMは第5の原色変調光路325に、短波長緑色変調光SGMは第3の原色変調光路323に、青色変調光BMは第4の原色変調光路324に入射する。

0047

赤色変調光RMは第1の原色変調光路321を伝播し、第1のダイクロイックミラー331で反射されて出射面31aから出射する。黄色変調光YMは第2の原色変調光路322を伝播し、第2のダイクロイックミラー332で反射され、第1のダイクロイックミラー331および第4のダイクロイックミラー334を透過して出射面31aから出射する。長波長緑色変調光LGMは第5の原色変調光路325を伝播し、第1のダイクロイックミラー331、第2のダイクロイックミラー332、第3のダイクロイックミラー333および第4のダイクロイックミラー334を透過して出射面31aから出射する。短波長緑色変調光SGMは第3の原色変調光路323を伝播し、第3のダイクロイックミラー333で反射され、第1のダイクロイックミラー331および第4のダイクロイックミラー334を透過して出射面31aから出射する。そして、青色変調光BMは第4の原色変調光路324を伝播し、第4のダイクロイックミラー334で反射されて出射面31aから出射する。

0048

第1のダイクロイックミラー331は、赤色変調光RMを反射し、他の原色変調光を透過する。第2のダイクロイックミラー332は、黄色変調光YMを反射し、他の原色変調光を透過する。第3のダイクロイックミラー333は、短波長緑色変調光SGMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第4のダイクロイックミラー334は、青色変調光BMを反射し、他の原色変調光を透過する。図3(b)においては、すべての原色変調光の光路長は4Lである。

0049

以上説明したように、第1の実施形態によれば、4色以上の原色光を使用する画像表示装置において、一体型の画像光合成手段によって原色変調光を合成することが可能となる。

0050

上記の第1例および第2例にあっては、原色光の数を増すほど液晶ライトバルブから出射面までの光路が長くなるため、原色変調光路および画像光路の側面からの光の漏洩により画像光の輝度が低下するおそれがある。

0051

[第2の実施形態]
第2の実施形態は、原色変調光路および画像光路を可能な限り短縮することにより、上記課題を解決することを目的とするものである。
[第1例]
図4(a)はN=4の場合の画像光合成手段13の第2の実施形態4の上面図であって、画像光を出射面41aから出射する画像光路41と、画像光路41の光軸に対して角度θ1、θ2、θ3、θ4を成して画像光路41の側面41bおよび41cから延伸し、それぞれが1の原色変調光を伝播する第1の原色変調光路421、第2の原色変調光路422、第3の原色変調光路423および第4の原色変調光路424と、画像光路41の内部に形成され、各原色変調光路を伝播してきた原色変調光を出射面41aの方向に反射し他の原色変調光を透過する第1のダイクロイックミラー431、第2のダイクロイックミラー432、第3のダイクロイックミラー433および第4のダイクロイックミラー434とを含む。

0052

そして、第1のダイクロイックミラー431、第2のダイクロイックミラー432、第3のダイクロイックミラー433および第4のダイクロイックミラー434は、画像光路41の光軸と第1の原色変調光路421、第2の原色変調光路422、第3の原色変調光路423および第4の原色変調光路424の光軸とが成す角度θ1、θ2、θ3、θ4を二分する向きに設置される。

0053

第1例で適用される原色光発光手段11は、赤色光R、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの4つの原色光を発光する。

0054

赤色光R、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bは、原色変調光生成手段12である反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブにより、赤色変調光RM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMに変換される。

0055

赤色変調光RMは、第1の原色変調光路421を伝播し、画像光路41に進入し、第1のダイクロイックミラー431で反射される。長波長緑色変調光LGMは、第2の原色変調光路422を伝播し、画像光路41に進入し、第2のダイクロイックミラー432で反射される。短波長緑色変調光SGMは、第3の原色変調光路423を伝播し、画像光路41に進入し、第3のダイクロイックミラー433で反射される。青色変調光BMは、第4の原色変調光路424を伝播し、画像光路41に進入し、第4のダイクロイックミラー434で反射される。

0056

なお、第1のダイクロイックミラー431は、赤色変調光RMを反射し、他の原色変調光を透過する。第2のダイクロイックミラー432は、長波長緑色変調光LGMを反射し、他の原色変調光を透過する。第3のダイクロイックミラー433は、短波長緑色変調光SGMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第4のダイクロイックミラー434は、青色変調光BMを反射し、他の原色変調光を透過する。

0057

従って、出射面41aからは、赤色変調光RM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMを合成した画像光が出射されることとなる。

0058

なお、本例にあっても、すべての原色変調光の液晶ライトバルブから出射面41aまでの光路を同一長さとすることが望ましい。

0059

[第2例]
図4(b)はN=5の場合の画像光合成手段13の第2の実施形態5の上面図であって、画像光路51の他方の正方形端面51dから第5の原色変調光路525が延伸する点が、図4(a)と相違する。

0060

第2例で適用される原色光発光手段11は、赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの5つの原色光を発光する。

0061

赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bは、反射型液晶ライトバルブあるいは透過型液晶ライトバルブにより、赤色変調光RM、黄色変調光YM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMに変換される。

0062

赤色変調光RMは、第1の原色変調光路521を伝播し、画像光路51に進入し、第1のダイクロイックミラー531で反射される。黄色変調光YMは、第2の原色変調光路522を伝播し、画像光路51に進入し、第2のダイクロイックミラー532で反射される。短波長緑色変調光SGMは、第3の原色変調光路523を伝播し、画像光路51に進入し、第3のダイクロイックミラー533で反射される。青色変調光BMは、第4の原色変調光路524を伝播し、画像光路51に進入し、第4のダイクロイックミラー534で反射される。長波長緑色変調光LGMは、第5の原色変調光路525を伝播し、画像光路51に進入する。

0063

なお、第1のダイクロイックミラー531は、赤色変調光RMを反射し、他の原色変調光を透過する。第2のダイクロイックミラー532は、黄色変調光YMを反射し、他の原色変調光を透過する。第3のダイクロイックミラー533は、短波長緑色変調光SGMを反射し、他の原色変調光を透過する。そして、第4のダイクロイックミラー534は、青色変調光BMを反射し、他の原色変調光を透過する。

0064

従って、出射面51aからは、赤色変調光RM、黄色変調光YM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMを合成した画像光が出射されることとなる。

0065

[第3の実施形態]
図5はN=7の場合の画像光合成手段13の第3の実施形態6の上面図であって、画像光合成手段13は、画像光を1つの側面である出射面61aから出射する正8角柱状の画像光路61と、画像光路61中に形成され正8角柱の出射面61a以外の側面61b、61c、61d、61e、61f、61gおよび61hから進入した原色変調光を出射面61aの方向に反射する6枚のダイクロイックミラー631、632、633、634、635および636を含む。

0066

第3の実施形態にあっては、例えば側面61bに沿って原色変調光生成手段12である透過型液晶ライトバルブ62を配置すれば、原色変調光路を省略することができ、画像光合成手段13を小型化することができる。

0067

[第4の実施形態]
第4の実施形態にあっては、原色光発光手段11は、赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bの5原色光を発光するものであり、原色変調光生成手段12は、赤色光R、黄色光Y、長波長緑色光LG、短波長緑色光SGおよび青色光Bを画像信号に応じて変調して赤色変調光RM、黄色変調光YM、長波長緑色変調光LGM、短波長緑色変調光SGMおよび青色変調光BMを生成する。

0068

そして、画像光合成手段13の第4の実施形態7は、図6の斜視図および図7の4面図に示すように、画像光を一方の正方形端面である出射面71aから出射する四角柱状の画像光路71と、画像光路71の第1の位置の第1の側面71b側から延伸し赤色変調光RMを伝播する第1の原色変調光路721、画像光路71の第2の位置の第1の側面71bに隣接する第2の側面71c側から延伸し青色変調光BMを伝播する第2の原色変調光路722、画像光路71の第2の位置の第1の側面71bに対向する第3の側面71d側から延伸し黄色変調光YMを伝播する第3の原色変調光路723および画像光路71の第2の位置の第2の側面71cに対向する第4の側面71e側から延伸し短波長緑色画像光SGMを伝播する第4の原色変調光路724、画像光路71の他方の正方形端面71fから長波長緑色変調光LGMを伝播する第5の原色変調光路725とを含む。

0069

なお、第1の位置とは出射面71aから側面に沿った距離がからLまでの範囲であり、第2の位置とは出射面71aから側面に沿った距離がLから2Lまでの範囲であるものとしている。また、図6および図7の実施形態にあっては、各原色変調光路の辺長Lの正方形端面に透過型液晶ライトバルブを配置し、各原色変調光路の正方形端面から出射面71aまでの光路長を3Lとした場合を示している。

0070

画像光合成手段13は、さらに、画像光路71内の第1の位置に設置され赤色変調光RMを出射面71aの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第1のダイクロイックミラー731と、画像光路71内の第1の位置に設置され青色変調光BMを出射面71aの方向に反射し他の原色変調光を透過する第2のダイクロイックミラー732と、画像光路71内の第2の位置に設置され黄色変調光YMを出射面71aの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第3のダイクロイックミラー733と、画像光路71内の第2の位置に設置され短波長緑色変調光SGMを出射面71aの方向に反射し、他の原色変調光を透過する第4のダイクロイックミラー734とを含む。

0071

なお、本実施形態においても、すべての原色画像光の液晶ライトバルブから出射面71aまでの光路を同一長さとすることが望ましい。

0072

図6および図7の実施形態にあっては、各原色変調光路の辺長Lの正方形端面に透過型液晶ライトバルブを配置し、各原色変調光路の正方形端面から出射面71aまでの光路長を3Lとした場合を示している。

0073

[第5の実施形態]
画像光合成手段13の第5の実施形態は、図8の斜視図および図9の各部材の5面図に示すように、2個のa部材、4個のb部材および8個のc部材を組み合わせて構成される正6面体状の4面ダイクロイックプリズム8である。

0074

そして、4面ダイクロイックプリズム8は、図8の斜視図に示すように、正6面体のX軸方向に法線を有する一対の対向面以外の4面から赤色変調光RM、青色変調光BM、短波長緑色変調光SGMおよび長波長緑色変調光LGMを取り込み、一対の対向面の一方の面である出射面から画像光ILを出射する。

0075

4面ダイクロイックプリズム8は、正6面体を2分割する、法線ベクトルの向きが(1,0,−1)である面1と、法線ベクトルの向きが(1,0,1)である面2と、法線ベクトルの向きが(1,−1,0)である面3と、法線ベクトルの向きが(1,1,0)である面4とを含む。

0076

ここで、図10を用いて4面ダイクロイックプリズム8の特性を説明する。
面1は、正6面体の下面から入射した赤色変調光RMを反射し、上面から入射した青色変調光BMを透過する。面2は、正6面体の上面から入射した青色変調光BMを反射し、下面から入射した赤色変調光RMを透過する(図10(a)、(b))。

0077

面3は、正6面体のY軸方向に法線を有する奥側の面から入射した短波長緑色変調光SGMを反射し、手前側の面から入射した長波長緑色変調光LGMを透過する。面4は、正6面体のY軸方向に法線を有する手前側の面から入射した長波長緑色変調光LGMを反射し、奥側の面から入射した短波長緑色変調光SGMを透過する(図10(c)、(d))。

0078

また、画像光投射手段15は投射レンズ851である。

0079

本発明に係る画像表示装置1は、さらに、4つの反射鏡として第1の反射鏡861、第2の反射鏡862、第3の反射鏡863および第4の反射鏡864、ならびに4つのフィールドレンズ871、872、873および874を含む。

0080

以下に、本発明に係る画像表示装置の動作を、光学素子の配置を示す斜視図(図11)を参照しつつ説明する。

0081

なお、本説明においては、原色光発光手段11は、白色光Wを発光する白色光発光手段111と、白色光Wを4つの原色光に分離する白色光分離手段112とで構成されるものとする。

0082

白色光発光手段111である白色光源86が発光した白色光Wは、白色光源86の光軸上に配置される第1の分離ダイクロイックミラー821および第2の分離ダイクロイックミラー822によって、赤色光R、青色光Bおよび緑色光Gに分離される。即ち、白色光Wは光軸に沿って第1の分離ダイクロイックミラー821および第2の分離ダイクロイックミラー822に入射する。

0083

そして、緑色光Gは光軸に沿って、赤色光Rは光軸に垂直な方向(例えば、下方)に出射し、青色光Bは赤色光Rの出射方向の対向方向(上方)に出射する。

0084

第1の分離ダイクロイックミラー821および第2の分離ダイクロイックミラー822から出射した緑色光Gは、白色光源86の光軸上に第1の分離ダイクロイックミラー821および第2の分離ダイクロイックミラー822と直列に配置される第3の分離ダイクロイックミラー823および第4の分離ダイクロイックミラー824によって、長波長緑色光LGと短波長緑色光SGに分離される。

0085

なお、4面ダイクロイックプリズム8の背後には、第3の分離ダイクロイックミラー823および第4の分離ダイクロイックミラー824を透過した光が4面ダイクロイックプリズム8に入射することを防止する遮光板825が設置される。

0086

そして、長波長緑色光LGは光軸および赤色光Rの出射方向に垂直な方向に出射し、短波長緑色光SGは長波長緑色光LGの出射方向と対向方向に出射する。

0087

赤色光Rは第1の反射鏡861により、青色光Bは第2の反射鏡862により、長波長緑色光LGは第3の反射鏡863により、短波長緑色光SGは第4の反射鏡864により白色光Wの光軸と平行な光線となる。

0088

赤色光R、青色光B、長波長緑色光LGおよび短波長緑色光SGは、それぞれ画像信号に応じて反射光量を制御する反射型液晶ライトバルブ836と偏光ビームスプリッタ837で構成される赤色変調光生成手段831、青色変調光生成手段832、長波長緑色変調光生成手段833および短波長緑色変調光生成手段834に入射する。なお、液晶ライトバルブとして反射型液晶ライトバルブ836の代わりに、画像信号に応じて透過光量を制御する透過型液晶ライトバルブを用いてもよい。

0089

赤色変調光生成手段831、青色変調光生成手段832、長波長緑色変調光生成手段833および短波長緑色変調光生成手段834の動作は同一であるので、赤色変調光生成手段831の動作を説明する。

0090

即ち、赤色変調光生成手段831に到達した赤色光Rは、偏光ビームスプリッタ837に入射し、反射された偏光成分が反射型液晶ライトバルブ836に入射する。反射型液晶ライトバルブ836は供給される電気信号に応じた反射率入射光を反射する。反射型液晶ライトバルブ836を出射した光は、偏光ビームスプリッタ837に入射し、透過した偏光成分が赤色変調光RMとなる。

0091

偏光ビームスプリッタ837を透過した赤色変調光RMは、4面ダイクロイックプリズム8に入射する。

0092

4面ダイクロイックプリズム8は、赤色変調光生成手段831から出射される赤色変調光RM、青色変調光生成手段832から出射される青色変調光BM、長波長緑色変調光生成手段833から出射される長波長緑色変調光LGMおよび短波長緑色変調光生成手段834から出射される短波長緑色変調光SGMを混合して、画像光ILを生成する。

0093

画像光ILは、投射レンズ851を介してスクリーン(図示せず)に投射され、画像として表示される。

0094

なお、4面ダイクロイックプリズム8の背面から第5の原色変調光を入射することにより、5原色変調光の合成手段として使用することも可能である。

0095

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、一体型の画像光合成手段により4以上の原色変調光を正確に合成することが可能となるという効果を有し、投射型画像表示装置等として有効である。

図面の簡単な説明

0096

本発明に係る画像表示装置のブロック図
本発明に係る画像表示装置のハードウエア構成の一例を示す斜視図(N=5)
画像光合成手段の第1の実施形態の上面図(N=4、5)
画像光合成手段の第2の実施形態の上面図(N=4、5)
画像光合成手段の第3の実施形態の上面図(N=7)
画像光合成手段の第4の実施形態の斜視図(N=5)
画像光合成手段の第4の実施形態の4面図(N=5)
画像光合成手段の第5の実施形態の斜視図
画像光合成手段の第5の実施形態の各部材の5面図
4面ダイクロイックプリズムの斜視図
光学素子の配置を示す斜視図
従来の投射型カラー画像表示装置のブロック図
国際照明委員会の色度図
従来の投射型カラー画像表示装置のブロック図

符号の説明

0097

8 4面ダイクロイックプリズム
11原色光発光手段
12原色変調光生成手段
13画像光合成手段
14 画像光投射手段
21、31、41、51、61、71画像光路
21a、31a、41a、51a、61a、71a出射面
21b、21c、41b、41c、61b、61c、61d、61e、61f、61g、61h 側面
31d、51d、71f正方形端面
62透過型液晶ライトバルブ
71b 第1の側面
71c 第2の側面
71d 第3の側面
71e 第4の側面
111白色光発光手段
112 白色光分離手段
221、321、421、521、721 第1の原色変調光路
222、322、422、522、722 第2の原色変調光路
223、323、423、523、723 第3の原色変調光路
224、324、424、524、724 第4の原色変調光路
325、525、725 第5の原色変調光路
231、331、431、531、731 第1のダイクロイックミラー
232、332、432、532、732 第2のダイクロイックミラー
233、333、433、533、733 第3のダイクロイックミラー
234、334、434、534、734 第4のダイクロイックミラー
631、632、633、634、635、636 ダイクロイックミラー
836 反射型液晶ライトバルブ

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  • 株式会社JVCケンウッドの「 光スイッチング素子」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】信号光の波長が変更されても高い反射率を維持できる光スイッチング素子を提供する。【解決手段】複数の画素電極14を含む画素領域11と前記画素領域11の外部に配置される外周領域18とを有する駆動基板... 詳細

  • 株式会社JVCケンウッドの「 光スイッチング素子」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】液晶層の厚みむらを抑制できる増反射膜を備える光スイッチング素子を提供する。【解決手段】複数の画素電極14を含む画素領域11と前記画素領域11の外部に配置される外周領域18とを有する駆動基板10... 詳細

  • 株式会社ジャパンディスプレイの「 表示装置」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】視野角特性の向上が可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置1は、複数の画素を有する画像表示パネル30と、画像表示パネル30の背面30s側に配置される光源部50と、画像表示パネル30と光源... 詳細

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