(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を構成する画素に応じて複数の微小鏡面素子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源からの光を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像データに応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射される光のうち映像を構成するための有効光を投写レンズより投写して映像を表示する投写型映像表示装置において、前記光源と前記鏡面反射型光変調器との間に、該光源からの光のうち第１の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射させると共に、後方からの光のうち、前記第1の偏光光と直角・直交な関係にある第２の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に透過させる偏光ビームスプリッタ素子を配置し、前記鏡面反射型光変調器の光出射側に、該鏡面反射型光変調器によって反射された第１の偏光光のうち前記有効光ではない無効光を後方より前記偏光ビームスプリッタ素子に入射させる光路変更手段と、前記無効光を第２の偏光光に変換する偏光方向変換手段とを配置したことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタ素子を第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタとにより構成し、前記前記第１の偏光ビームスプリッタにより前記光源からの光のうち第１の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射し、前記光源からの光のうち第２の偏光光を透過し、前記第２の偏光光を第１の偏光光に変換した後、前記第２の偏光ビームスプリッタにより前記鏡面反射型光変調器側に反射することを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＭＤ（鏡面反射型光変調器）を用いた投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微小鏡面素子を画素に応じて平面状に配置し、各々の微小鏡面素子の反射を利用して映像を表示するＤＭＤを用いた投写型映像表示装置が、特開平７−３６０１２号公報等により提案されている。このＤＭＤを用いた投写型映像表示装置は、光源から出射された光をＤＭＤで画像を形成するための有効光と画像とは関係ない無効光とに分離して反射し、この反射された光のうち有効光を投写レンズによりスクリーンに向けて投影し、スクリーン上に拡大映像を表示するものである。
【０００３】
尚、ＤＭＤは、図３に示すように、映像データの画素の配列に応じて微小鏡面素子４１が複数配列されて構成されている。前記微小鏡面素子４１は画素として有効な場合は、図３（ａ）に示すように中立状態に対して＋１０度傾き、逆に画素として無効な場合は図３（ｂ）に示すように中立状態に対して−１０度傾くように形成されている。これにより、入射光に対して鏡面で反射される反射光が画像を形成するために必要な有効反射光と無効な無効反射光とで２０度の光路差を有するように切り換えられる。
【０００４】
しかしながら、このようなＤＭＤを用いた投写型映像表示装置では、無効反射光が投写レンズには入射しないため、スクリーンに映出される映像の輝度が低くなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来例の欠点に鑑み為されたものであり、無効状態の微小鏡面素子で反射された画像とは関係の無い光が多く存在しても、輝度の高い映像を投影することが出来る投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の投写型映像表示装置は、映像を構成する画素に応じて複数の微小鏡面素子が配置されている鏡面反射型光変調器に光源からの光を照射すると共に、前記鏡面反射型変調器を映像データに応じて変調し、前記微小鏡面素子により反射される光のうち映像を構成するための有効光を投写レンズより投写して映像を表示する投写型映像表示装置において、前記光源と前記鏡面反射型光変調器との間に、該光源からの光のうち第１の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射させると共に、後方からの光のうち、前記第1の偏光光と直角・直交な関係にある第２の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に透過させる偏光ビームスプリッタ素子を配置し、前記鏡面反射型光変調器の光出射側に、該鏡面反射型光変調器によって反射された第１の偏光光のうち前記有効光ではない無効光を後方より前記偏光ビームスプリッタ素子に入射させる光路変更手段と、前記無効光を第２の偏光光に変換する偏光方向変換手段とを配置したことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、投写レンズに入射しなかった無効光が偏光ビームスプリッタ素子に入射して鏡面反射型光変調器に向い、再度、映像を構成するための光として利用されるため、投写映像の輝度が向上する。
【０００８】
更に、本発明の投写型映像表示装置では、前記偏光ビームスプリッタ素子を第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタとにより構成し、前記前記第１の偏光ビームスプリッタにより前記光源からの光のうち第１の偏光光を前記鏡面反射型光変調器側に反射し、前記光源からの光のうち第２の偏光光を透過し、前記第２の偏光光を第１の偏光光に変換した後、前記第２の偏光ビームスプリッタにより前記鏡面反射型光変調器側に反射するように構成することにより、第１の偏光ビームスプリッタを透過し、鏡面反射型光変調器に向かわない第１の偏光光を第２の偏光光に変換し、第２の偏光ビームスプリッタにより反射して鏡面反射型光変調器に向かわせることが出来るため、光源からの光を前記偏光ビームスプリッタ素子での損失を抑え、有効に利用することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明のＤＭＤを用いた投写型映像表示装置の構成を模式的に示す図、図２は要部構成を拡大して示す図である。
【００１０】
図中、１は光源、２１、２２は前記光源１からの光を所定の大きさ（径）の平行光に変換するコンデンサレンズ、３は前記コンデンサレンズ２１、２２により変換された平行光を入射し、画像を構成するための有効光と、画像とは関係の無い無効光とに分けて反射するＤＭＤ、４はＤＭＤ３で反射された光のうち有効光を入射し、スクリーン（図示せず）に向けて投影する投写レンズである。
【００１１】
本実施例の投写型映像表示装置では、光源１と投写レンズ４との間の光路上には、偏光ビームスプリッタ素子６、プリズム７、及びＤＭＤ３が配置されている。
【００１２】
前記偏光ビームスプリッタ素子６は、第１偏光ビームスプリッタ６１と第２偏光ビームスプリッタ６２とから成り、更にその近傍に１／４波長板６３、１／２波長板６４（偏光方向変換手段）と、反射ミラー６５とが配置されている。
【００１３】
前記反射ミラー６５は光源１と向かい合うように配置されている。前記第１、第２偏光ビームスプリッタ６１、６２は光源１と反射ミラー６５とを結ぶ光路上に配置されており、第１偏光ビームスプリッタ６１が光源１側に、第２偏光ビームスプリッタ６２が反射ミラー６５側に夫々位置している。
【００１４】
前記１／４波長板６３は第２偏光ビームスプリッタ６２と反射ミラー６５との間に配置されており、１／２波長板６４は前記第１の１／４波長板６３とは直交し、プリズム７とは反対側（以後、後方側という）に配置されている。
【００１５】
前記第１偏光ビームスプリッタ６１は、光源１からの光のうちＳ波光（第１偏光光）をプリズム７側（以後、前方側という）に反射し、Ｐ波光（第２偏光光）を第２偏光ビームスプリッタ６２側に透過し、また後方側から入射するＰ波光を前方側に透過するように構成されている。
【００１６】
また、第２偏光ビームスプリッタ６２は、前記第１偏光ビームスプリッタ６１を透過したＰ波光を反射ミラー６５側に透過し、前記反射ミラー６５側から入射するＳ波光を前方側に反射し、また後方側から入射するＰ波光を前方側に透過するように構成されている。
【００１７】
前記プリズム７は第１プリズム７１と第２プリズム７２とにより構成されており、前記偏光ビームスプリッタ素子６の前方側に配置されている。
前記第１プリズム７１は前記偏光ビームスプリッタ素子６から出射された光を入射する第１面７１１と、該第１面７１１より入射した光を第２プリズム７２側に出射する第２面７１２とを備えている。
【００１８】
前記第２プリズム７２は、前記第１プリズム７１の第２面７１２と平行な面であり、該第２面７１２から出射された光を入射する第１面７２１と、ＤＭＤ４の画像形成面と平行な面であり、該第１面７２１から入射した光をＤＭＤ４側に出射すると共に該ＤＭＤ４からの反射光を入射する第２面７２２と、該第２面７２２に対して直交する面である第３面７２３と、前記第２面７２２と平行な面であり第４面７２４とを備えている。また、前記第１プリズム７１の第２面７１２と前記第２プリズム７２の第１面７２１との間には空気層７３が存在している。
【００１９】
前記第２プリズム７２の第２面は、プリズム材料の屈折率は空気層７３の屈折率よりも大きく、プリズム内部より臨界角よりも大きいか又は臨界角に等しい角度で入射した光を全反射する。
【００２０】
この第２プリズム７２では、第１面７２１は第２面７２２と直交して入射する光、即ち、ＤＭＤ４の微小鏡面素子で反射された光のうち、画像を形成するための有効反射光を臨界角全反射するように構成されている。そして、前記第１面７２１で臨界角全反射された有効反射光は、第３面７２３より出射され投写レンズ５に入射する。
【００２１】
一方、前記ＤＭＤ４の微小鏡面素子で反射された光のうち、画像とは関係のない無効反射光は、第２プリズム７２の第４面７２４よりプリズム外に出射される。
【００２２】
前記第４面７２４より出射される光の光路上には第１反射板（光路変更手段）８１が、該第１反射板８１により反射された光の光路上には第２反射板（光路変更手段）８２が配置されている。そして、前記第１、第２反射板８１、８２は第２プリズム７２の第４面７２４から出射された光を第１、第２反射板８１、８２で順に反射することにより前記偏光ビームスプリッタ素子６に後方側より入射するように配置されている。
【００２３】
この投写型映像表示装置では、光源１から出射された光は、コンデンサレンズ２１、２２により光束が所望の大きさに絞られた平行光となり、偏光ビームスプリッタ素子６の第１偏光ビームスプリッタ６１に入射する。
【００２４】
この第１偏光ビームスプリッタ６１に入射した光は、図２に示すように、該第１偏光ビームスプリッタ６１によりＰ波光とＳ波光とに分離され、Ｐ波光は第２偏光ビームスプリッタ６２側に透過し、Ｓ波光は前方側に反射される。前記第１偏光ビームスプリッタ６１を通過したＰ波光は、第２偏光ビームスプリッタ６２も通過して反射ミラー６５で反射される。この反射光は、反射ミラー６５での反射の前後で１回づつ、計２回、１／４波長板６３を通過するため、偏光方向が９０°回転され、Ｓ波光となる。そして、このＳ波光は第２偏光ビームスプリッタ６２により前方側に反射される。
【００２５】
前記偏光ビームスプリッタ素子６から前方側に出射された光は、第１プリズム７１を屈折しながら透過して第２プリズム７２の第１面７２１に入射する。この第１面７２１に入射した光は、該第１面７２１及び第２面７２２で屈折されてＤＭＤ４の画像表示面の法線に対して２０°の角度で入射する。
【００２６】
前記ＤＭＤ３は、微小鏡面素子３１により前記入射光のうち画像を構成するために必要な有効反射光を反射する。この有効反射光は、第２プリズム７２の第２面７２２に対して法線方向に入射し、屈折されずにプリズム内を通過する。そして、この有効反射光は、第１面７２１に入射して臨界角全反射され、全ての有効反射光が第３面７２３に向かう。この第３面７２３に向かう有効反射光は該第３面７２３の法線方向となり、屈折されずにそのまま投写レンズ４に入射する。そして、この投写レンズ４に入射された有効反射光はスクリーンに向けて投写され、拡大映像が投影される。
【００２７】
一方、前記ＤＭＤ３に入射し、微小鏡面素子３１により反射された光のうち画像を形成するのに関係の無い無効反射光は、第２プリズム７２の第２面７２２に、法線方向に対して２０°の角度で入射する。この第２面６２２に入射した無効反射光は屈折して第４面７２４に向かい、該第４面７２４で屈折透過して第１反射板８１に向かう。そして、第１、第２反射板８１、８２で反射されて、前記偏光ビームスプリッタ素子６に後方側より入射する。
【００２８】
この時、前記第２反射板８２で反射されて偏光ビームスプリッタ素子６に向かう無効反射光は、Ｓ波光であるが、１／２波長板６４を通過する際、偏光方向が９０°回転されてＰ波光となる。このＰ波光は第１、第２偏光ビームスプリッタ６１、６２を透過して前方側に出射される。この前方側に出射されたＰ波光はプリズム素子７を介してＤＭＤ３に入射して、再度、画像形成に利用される。
【００２９】
このような実施の形態の投写型映像表示装置では、ＤＭＤ３で反射された無効反射光をが第１、第２反射板８１、８２で反射し、１／２波長板６４で偏光方向を９０°回転させて再度利用されるため、高輝度の画像を表示することが出来る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、画像を表示するために利用されない無効光を再度利用し、高輝度な画像を表示することが出来る投写型映像表示装置を提供し得る。
【００３１】
更に、本発明によれば、上述の効果を得るために用いた偏光ビームスプリッタ素子での光の損失を抑えた投写型映像表示装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の投写型映像表示装置の要部構成を示す図である。
【図３】ＤＭＤの微小鏡面素子の基本動作を示す図である。
【符号の説明】
１  光源
３ＤＭＤ（鏡面反射型光変調器）
３１  微小鏡面素子
４  投写レンズ
６  偏光ビームスプリッタ素子
６１  第１偏光ビームスプリッタ
６２  第２偏光ビームスプリッタ
６３  １／４波長板
６４  １／２波長板（偏光方向変換手段）
６５  反射ミラー
８１  第１反射板（光路変更手段）
８２  第２反射板（光路変更手段）
【図１】
0003639388.tif 000002
【図２】
0003639388.tif 000003
【図３】
0003639388.tif 000004