(57)【要約】【課題】  光線の利用率を高め、好ましい画像の品質が得られる投影表示光学システム、及び係る光学システムを備える投影装置を提供する。【解決手段】  照射モジュールと分光モジュールと投射レンズヘッドとを備えてなり、反射式表示ユニットに用いられる投影表示光学システムであって、分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、カラーホイールと反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度でカラーホイールに入射し、カラーホイールと反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが反射式表示ユニットに照射されて反射式表示ユニットが複数のカラーブロック画像に分割され、投射レンズヘッドが複数のカラーブロックをスクリーンに投影するように構成する。【選択図】  図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを照射する照射モジュールと、分光モジュールと、投射レンズヘッドとを備えてなり、反射式表示ユニットに用いられる投影表示光学システムであって、
前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で該カラーホイールに入射し、該カラーホイールと該反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが反射式表示ユニットに照射されて該反射式表示ユニットが複数のカラーブロック画像に分割され、前記投射レンズヘッドが前記複数のカラーブロックをスクリーンに投影するように構成することを特徴とする投影表示光学システム。
【請求項２】
前記照射モジュールが光源と放物線状の反射鏡とを含み、略平行な照射ビームを提供することを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項３】
前記照射モジュールは、光源と、楕円球状の反射鏡と、コリメーターレンズとによってなり、前記楕円球状の反射鏡によって光源から照射されるビームをフォーカスし、さらに前記コリメーターレンズによって平行な照射ビームを提供することを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項４】
前記光源から照射され、フォーカスされたビームを進入させて均一化し、前記コリメーターレンズに照射する導光管をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の投影表示光学システム。
【請求項５】
前記分光モジュールからのカラービームを均一化して反射式表示ユニットに照射するレンズアレイをさらに含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の投影表示光学システム。
【請求項６】
光の反射経路に設けられ、照射されるビームの断面形状を調整する孔型光格子ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項７】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、色彩ビームが照射される反射式表示ユニット上の光フィルタブロックの画像サイズを調整する線型光格子ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項８】
前記反射式表示ユニットが反射式液晶表示ユニットである場合、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームを偏光化して前記反射式表示ユニットに照射する偏光変換素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項９】
前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の投影表示光学システム。
【請求項１０】
前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記反射式表示ユニットからの偏光化されたカラーブロック画像を前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の投影表示光学システム。
【請求項１１】
前記コリメーターレンズと前記光源との間に設けられるフィルターレンズをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の投影表示光学システム。
【請求項１２】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、かつ異なる光線の経路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の投影表示光学システム。
【請求項１３】
ビームを照射する照射モジュールと、カラーホイールと、反射鏡と、反射式表示ユニットと、投射レンズヘッドとを含んでなる投影表示光学システムであって、
前記カラーホイールは、光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記反射ビームの通過する反射経路と本来の照射ビームの入射経路とが、いずれも前記カラーホイールと同一側であって、かつ前記両経路との間に所定の角度の夾角が形成され、前記カラーホイールから照射されるカラービームは該カラーホイールの他方において光の透過経路を形成し、
前記反射鏡は、前記カラーホイールの光反射経路上に設けられ、前記カラーホイールからの前記反射ビームを受けるために用いられ、前記反射鏡は前記反射ビームを前記カラーホイールのその他の光フィルタブロック上に再反射させ、更に選択的な透過を行い、前記光源から照射されるビームを前記カラーホイールから全て透過させて異なる光の経路に沿って進む複数のカラービームを形成し、
前記反射式表示ユニットはカラービームの透過する経路上に位置してカラービームを受け、複数のカラーブロック画像に分割し、
前記投射レンズヘッドは前記複数のカラーブロック画像を画像表示領域に投射することを特徴とする投影表示光学システム。
【請求項１４】
前記カラーホイールが、照射されるビームの入射経路において斜めに設けられ、前記反射鏡が、前記カラーホイールと平行して設けられることを特徴とする請求項１３に記載の投影表示光学システム。
【請求項１５】
前記反射式表示ユニットがＬＣｏＳパネルであることを特徴とする請求項１４に記載の投影表示光学システム。
【請求項１６】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記カラービームを偏光化する偏光変換素子を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の投影表示光学システム。
【請求項１７】
前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射し、反射式表示ユニットからのカラーブロック画像を通過させて前記投射レンズヘッドに入射させる偏光ビームスプリッタをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の投影表示光学システム。
【請求項１８】
前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを全て通過させて該反射式表示ユニットに投射し、前記反射式表示ユニットの偏光化されたカラーブロック画像を前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の投影表示光学システム。
【請求項１９】
前記光源を取り囲み、略平行な照射ビームを提供する放物線状の反射鏡を更に含むことを特徴とする請求項１３、１７、１８の何れか一項に記載の投影表示光学システム。
【請求項２０】
前記光源を取り囲み、照射ビームをフォーカスする楕円球状の反射鏡を有する照射モジュールを更に含むことを特徴とする請求項１３、１７、１８の何れか一項に記載の投影表示光学システム。
【請求項２１】
照射ビームを通過させて平行な照射ビームを提供するコリメーターレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の投影表示光学システム。
【請求項２２】
導光管をさらに含み、前記光源から照射されるビームが前記楕円球状の反射鏡によってフォーカスされた後、前記導光管に進入し、前記カラービームが均一化され、前記コリメーターレンズに照射されるように構成することを特徴とする請求項２１に記載の投影表示光学システム。
【請求項２３】
前記カラーホイールからのカラービームを均一化し、前記反射式表示ユニットに照射するレンズアレイを更に含むことを特徴とする請求項１３、１７、１８の何れか一項に記載の投影表示光学システム。
【請求項２４】
光線の反射経路に設けられ、照射ビームの断面形状を調整する孔型光格子ユニットを更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の投影表示光学システム。
【請求項２５】
前記カラーホイールと反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームが照射される前記反射式表示ユニット上のカラーブロック画像のサイズを調整する線型光格子ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の投影表示光学システム。
【請求項２６】
前記コリメーターレンズと前記光源との間に設けられるフィルターレンズを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の投影表示光学システム。
【請求項２７】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、かつ異なる光の通路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の投影表示光学システム。
【請求項２８】
前記反射式表示ユニットが、ディジタル・マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の投影表示光学システム。
【請求項２９】
投影表示光学システムに応用され、光線の利用率を高める分光装置であって、反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で前記カラーホイールに入射し、該カラーホイールと前記反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつカラービームが異なる光線の通路を進んで光線の利用率を高めることを特徴とする分光装置。
【請求項３０】
前記カラーホイールと反射鏡とが平行に設けられ、可視光線であるビームが所定の角度に傾斜して前記カラーホイールに入射することを特徴とする請求項２９に記載の分光装置。
【請求項３１】
ビームを照射する光源を有する照射モジュールと、分光モジュールと、画像表示モジュールと、制御モジュールとを備えてなり、光線の利用率を高める投影装置であって、
前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で前記カラーホイールに入射し、該カラーホイールと前記反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが発生し、
前記画像表示モジュールは、表示ユニットと投射レンズとを含んでなり、前記表示ユニットは前記分光モジュールからのカラービームを受け、該カラービームを調整して画像パターンを備えるカラービームを出力し、前記投射レンズは前記画像パターンを有するカラービームを必要とする領域に投射し、
前記制御モジュールは、光源と、前記カラーホイールの回転速度と、前記反射式表示ユニットの電気信号を制御するものであることを特徴とする投影装置。
【請求項３２】
前記カラーホイールが、照射されるビームの入射経路上において斜めに設けられ、前記反射鏡が、前記カラーホイールと平行して設けられることを特徴とする請求項３１に記載の投影装置。
【請求項３３】
前記反射式表示ユニットが反射式表示ユニットであることを特徴とする請求項３１に記載の投影装置。
【請求項３４】
前記反射式表示ユニットが反射式液晶ユニットである場合、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームを偏光化して前記反射式表示ユニットに照射する偏光変換素子を含むことを特徴とする請求項３２に記載の投影装置。
【請求項３５】
前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射する偏光ビームスプリッタを更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の投影装置。
【請求項３６】
前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記反射式表示ユニットからの画像パターンを有し、偏光化されたカラービームを前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタを更に備えることを特徴とする請求項３４に記載の投影装置。
【請求項３７】
前記照射モジュールが、光源から照射されるビームを略平行にする放物線状の反射鏡を更に備えることを特徴とする請求項３３、３５、３６の何れか一項に記載の投影装置。
【請求項３８】
前記照射モジュールが、楕円球状の反射鏡とコリメーターレンズとを含んでなり、前記楕円球状の反射鏡によって前記光源から照射されるビームをフォーカスし、前記コリメーターレンズによって略平行な照射ビームを提供することを特徴とする請求項３３、３５、３６の何れか一項に記載の投影装置。
【請求項３９】
更に導光管を備えてなり、前記光源から照射され、フォーカスされたビームが前記導光管に進入し、均一化されて前記コリメーターレンズに照射されることを特徴とする請求項３８に記載の投影装置。
【請求項４０】
更にレンズアレイを含んでなり、前記分光モジュールからのカラービームを均一化して前記反射式表示ユニットに照射することを特徴とする請求項３３に記載の投影装置。
【請求項４１】
更に孔型光格子ユニットを含んでなり、該孔型光格子ユニットが光線の反射経路に設けられて、照射されるビームの断面形状を調整することを特徴とする請求項３３に記載の投影装置。
【請求項４２】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームが照射される反射式表示ユニット上の光フィルタブロック画像のサイズを調整する線型光格子ユニットを更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の投影装置。
【請求項４３】
前記コリメーターレンズと光源との間に設けられるフィルターレンズを備えることを特徴とする請求項３８に記載の投影装置。
【請求項４４】
前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、且つ異なる光の経路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズを備えることを特徴とする請求項３３に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は投影表示光学装置に関し、特に反射式表示ユニットに適用され、光の利用率を高める投影表示光学システム及び該投影表示光学システムを備える投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投影機技術の研究は、目下表示技術の分野において注目を浴びている。背面投影技術を応用した主要な技術にはＬＣＤ（液晶表示装置）、ＤＬＰ（ディジタル光処理）、ＬＣｏＳ（Liquid  Crystal  on  Silicon）などが挙げられる。特にＬＣｏＳ背面投影技術は高解析度、高輝度の特性を具え、かつ構造が簡易でコストが低いため、大きな潜在能力を有するものとみられている。
【０００３】
目下、ＬＣｏＳの光学エンジン構造は３枚式と１枚式に大別することができる。３枚式のＬＣｏＳの原理は、光線をプリズムで赤、緑、青色光線に分けた後、それぞれ３枚のＬＣｏＳパネルに投射し、反射した三色の画像を光学システムで結合してカラー画像を形成するものである。但し、３枚式のＬＣｏＳ光学エンジンは３枚のパネルを必要とし、かつ多項目にわたる分光、光合成光学システムを必要とするため、体積が増大し、コストも高くなる。このため３枚式のＬＣｏＳは広く普及することなく、一部の高レベルの専業的な用途においてのみ発展した。
【０００４】
図１に従来の１枚式のＬＣｏＳの構造を開示する。図面によれば１枚式のＬＣｏＳ光学エンジン９は、高速で回転するカラーホイール９０と白色光線から、赤、緑、青色光線を順に形成し、これら三原色の光線を第１透過レンズ９１、透過レンズアレイ９２、偏光変換素子９３、第２透過レンズセット９４、偏光ビームスプリッタ９５、ＬＣｏＳレンズ９６、及び投射レンズ９７等の光学ユニットを通過させ、これらの三原色の光線と駆動プログラムによって発生する赤色、緑色、青色画面と同期させ、分色画像を形成する。周波数が十分に高ければ、肉眼の残像が発生する特性によってカラーの投射画面として見ることができる。
【０００５】
一枚式の光学エンジンが占める空間は比較的小さく、一枚のパネルのみを必要とし、システムの構成が比較的簡易である。このためコストが低減し、マーケットにおける競争能力を具えることになる。よって目下広く利用されている。但し、仮にシステムが理想的な状態にあり、且つ赤、緑、青の三原色の光線の強度が同一であった場合、光源から照射される可視光線がカラーホイールによって分色され、ＬＣｏＳパネルに到達すると、光エネルギー、もしくは光の輝度は本来の３分の１になり、輝度が明らかに低下する。よって投影の品質を保証するために、光源のランプのパワーを高めなければならない。これはランプの寿命を短縮させるとともに、製造コストを高めることになる。
【０００６】
従来の１枚式ＬＣｏＳ投影表示光学システムの光線利用率が低いという問題に対して、幾つかの解決方法が提示された。特許文献１に開示される投影表示光学システム８は、図２に開示するように光源８０と、透過レンズアレイ８１と、フォーカス透過レンズ８２と、分色装置８３と、偏光変換素子８４と、偏光ビームスプリッタ８５と、ＬＣｏＳパネル８６と、投射レンズ８７とを含んでなる。投影の原理は２つの二色レンズ８３０、８３１によって光の通路を３本に分け、３つの回転プリズム８３２、８３３、８３４を利用して赤、緑、青の三原色をＬＣｏＳパネル８６上において上から下に向かって順にスキャンするものである。係る技術によれば、三原色がＬＣｏＳパネル８６上に同時に照射されるため、理想的な状態において光線の利用率は１００％に達する。但し、３つの回転プリズムと複数の二色レンズなどを同時に備えるため、組み立て・調整のいずれもが複雑で難しい。故に高輝度を達成することができるが、１枚式ＬＣｏＳに対する構造の簡易化、コストの低減といった課題が犠牲になる。
【０００７】
他の解決方法として特許文献２に開示する技術が挙げられる。図３に開示するように該技術による投影表示光学システム７は光源７０と、フォーカス透過レンズ７１と、導光管７２と、カラーホイール７３と、制御手段7４と、表示モジュール７５とを含む。前記導光管７２は左方向からの入射光線を均一化して、カラーホイール７３に照射する機能を有する。仮にある時点において赤色光線が通過し、緑色と青色の２色の光線が反射されて導光管７２内に戻った場合、導光管７２の側面にメッキで反射鏡面が形成され、光源から照射される光線の通過に供する小さい孔部を穿設してあるため、緑色、青色の二色の光線は反射されて右側の開口からカラーホイール７３に照射され、再利用される。しかしながら、光の光線が通過して形成される光の経路が拡散した経路であるため、光の回収率は１００パーセントに到達しない。しかも光速は極めて速い速度であって、通常、緑、青色光線が反射してカラーホイールに戻った場合、カラーホイールは緑色光線、もしくは青色光線が通過できるメッキ面に切り替わっていない。よって、係る投影表示光学システム７は光線の利用率を高めるといった点において限度がある。
【特許文献１】米国特許第６，６６９，３４３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７０２，４４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は光線の利用率を高め、好ましい画像の品質が得られる投影表示光学システム及び係る光学システムを備える投影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ビームを照射する照射モジュールと、分光モジュールと、前記投射レンズヘッドとを備えてなり、反射式表示ユニットに用いられる投影表示光学システムであって、前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で前記カラーホイールに入射し、該カラーホイールと前記反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが反射式表示ユニットに照射されて該反射式表示ユニットが複数のカラーブロック画像に分割され、前記投射レンズヘッドが前記複数のカラーブロックをスクリーンに投影するように構成する投影表示光学システムの構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００１０】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載する投影表示光学システムは、ビームを照射する照射モジュールと、分光モジュールと、投射レンズヘッドとを備えてなり、反射式表示ユニットに用いられる投影表示光学システムであって、前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で該カラーホイールに入射し、該カラーホイールと該反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが反射式表示ユニットに照射されて該反射式表示ユニットが複数のカラーブロック画像に分割され、前記投射レンズヘッドが前記複数のカラーブロックをスクリーンに投影するように構成する。
【００１１】
請求項２に記載する投影表示光学システムは、請求項１における照射モジュールが光源と放物線状の反射鏡とを含み、略平行な照射ビームを提供する。
【００１２】
請求項３に記載する投影表示光学システムは、請求項１における照射モジュールが、光源と、楕円球状の反射鏡と、コリメーターレンズとによってなり、前記楕円球状の反射鏡によって光源から照射されるビームをフォーカスし、さらに前記コリメーターレンズによって平行な照射ビームを提供する。
【００１３】
請求項４に記載する投影表示光学システムは、請求項３における投影表示光学システムが、前記光源から照射され、フォーカスされたビームを進入させて均一化し、前記コリメーターレンズに照射する導光管をさらに備える。
【００１４】
請求項５に記載する投影表示光学システムは、請求項２または請求項３における投影表示光学システムが、前記分光モジュールからのカラービームを均一化して反射式表示ユニットに照射するレンズアレイをさらに含む。
【００１５】
請求項６に記載する投影表示光学システムは、請求項１における投影表示光学システムが、光の反射経路に設けられ、照射されるビームの断面形状を調整する孔型光格子ユニットをさらに含む。
【００１６】
請求項７に記載する投影表示光学システムは、請求項１における投影表示光学システムが、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、色彩ビームが照射される反射式表示ユニット上の光フィルタブロックの画像サイズを調整する線型光格子ユニットをさらに含む。
【００１７】
請求項８に記載する投影表示光学システムは、請求項１における反射式表示ユニットが反射式液晶表示ユニットである場合、前記投影表示ユニットが、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームを偏光化して前記反射式表示ユニットに照射する偏光変換素子をさらに含む。
【００１８】
請求項９に記載する投影表示光学システムは、請求項８における投影表示光学ユニットが、前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含む。
【００１９】
請求項１０に記載する投影表示光学システムは、請求項８における投影表示光学ユニットが、前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記反射式表示ユニットからの偏光化されたカラーブロック画像を前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含む。
【００２０】
請求項１１に記載する投影表示光学システムは、請求項３における投影表示光学システムが、前記コリメーターレンズと前記光源との間に設けられるフィルターレンズをさらに含む。
【００２１】
請求項１２に記載する投影表示光学システムは、請求項１における投影表示光学システムが、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、かつ異なる光線の経路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズをさらに含む。
【００２２】
請求項１３に記載する投影表示光学システムは、ビームを照射する照射モジュールと、カラーホイールと、反射鏡と、反射式表示ユニットと、投射レンズヘッドとを含んでなる投影表示光学システムであって、前記カラーホイールは、光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記反射ビームの通過する反射経路と本来の照射ビームの入射経路とが、いずれも前記カラーホイールと同一側であって、かつ前記両経路との間に所定の角度の夾角が形成され、前記カラーホイールから照射されるカラービームは前記カラーホイールの他方において光の透過経路を形成し、前記反射鏡は、前記カラーホイールの光反射経路上に設けられ、前記カラーホイールからの前記反射ビームを受けるために用いられ、前記反射鏡は前記反射ビームを前記カラーホイールのその他の光フィルタブロック上に再反射させ、更に選択的な透過を行い、前記光源から照射されるビームを前記カラーホイールから全て透過させて異なる光の経路に沿って進む複数のカラービームを形成し、前記反射式表示ユニットはカラービームの透過する経路上に位置してカラービームを受け、複数のカラーブロック画像に分割し、前記投射レンズヘッドは前記複数のカラーブロック画像を画像表示領域に投射する。
【００２３】
請求項１４に記載する投影表示光学システムは、請求項１３におけるカラーホイールが、照射されるビームの入射経路において斜めに設けられ、前記反射鏡が、前記カラーホイールと平行して設けられる。
【００２４】
請求項１５に記載する投影表示光学システムは、請求項１４における反射式表示ユニットがＬＣｏＳパネルである。
【００２５】
請求項１６に記載する投影表示光学システムは、請求項１５における投影表示光学システムが、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記カラービームを偏光化する偏光変換素子を更に含む。
【００２６】
請求項１７に記載する投影表示光学システムは、請求項１６における投影表示光学システムが、前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射し、反射式表示ユニットからのカラーブロック画像を通過させて前記投射レンズヘッドに入射させる偏光ビームスプリッタをさらに含む。
【００２７】
請求項１８に記載する投影表示光学システムは、請求項１６における投影表示光学システムが、前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを全て通過させて前記反射式表示ユニットに投射し、前記反射式表示ユニットの偏光化されたカラーブロック画像を前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタをさらに含む。
【００２８】
請求項１９に記載する投影表示光学システムは、請求項１３、１７、１８の何れか一項における投影表示光学システムが、前記光源を取り囲み、略平行な照射ビームを提供する放物線状の反射鏡を更に含む。
【００２９】
請求項２０に記載する投影表示光学システムは、請求項１３、１７、１８の何れか一項における投影表示光学システムが、前記光源を取り囲み、照射ビームをフォーカスする楕円球状の反射鏡照射モジュールを更に含む。
【００３０】
請求項２１に記載する投影表示光学システムは、請求項２０における投影表示光学システムが、照射ビームを通過させて平行な照射ビームを提供するコリメーターレンズさらに含む。
【００３１】
請求項２２に記載する投影表示光学システムは、請求項２１における投影表示光学システムが、導光管をさらに含み、前記光源から照射されるビームが前記楕円球状の反射鏡によってフォーカスされた後、前記導光管に進入し、前記カラービームが均一化され、前記コリメーターレンズに照射されるように構成することを特徴とする。
【００３２】
請求項２３に記載する投影表示光学システムは、請求項１３、１７、１８の何れか一項における投影表示光学システムが、前記カラーホイールからのカラービームを均一化し、前記反射式表示ユニットに照射するレンズアレイを更に含む。
【００３３】
請求項２４に記載する投影表示光学システムは、請求項２３における投影表示光学システムが、光線の反射経路に設けられ、照射ビームの断面形状を調整する孔型光格子ユニットを更に含む。
【００３４】
請求項２５に記載する投影表示光学システムは、請求項２４における投影表示光学システムが、前記カラーホイールと反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームが照射される前記反射式表示ユニット上のカラーブロック画像のサイズを調整する線型光格子ユニットをさらに含む。
【００３５】
請求項２６に記載する投影表示光学システムは、請求項２２における投影表示光学システムが、前記コリメーターレンズと前記光源との間に設けられるフィルターレンズを更に含む。
【００３６】
請求項２７に記載する投影表示光学システムは、請求項２１における投影表示光学システムが、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、かつ異なる光の通路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズをさらに含む。
【００３７】
請求項２８に記載する投影表示光学システムは、請求項１３または請求項１４における反射式表示ユニットが、ディジタル・マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。
【００３８】
請求項２９に記載する分光装置は、投影表示光学システムに応用され、光線の利用率を高める分光装置であって、反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で前記カラーホイールに入射し、該カラーホイールと該反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつカラービームが異なる光線の通路を進んで光線の利用率を高める。
【００３９】
請求項３０に記載する分光装置は、請求項２９におけるカラーホイールと反射鏡とが平行に設けられ、可視光線であるビームが所定の角度に傾斜して前記カラーホイールに入射する。
【００４０】
請求項３１に記載する投影装置は、ビームを照射する光源を有する照射モジュールと、分光モジュールと、画像表示モジュールと、制御モジュールとを備えてなり、光線の利用率を高める投影装置であって、前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で前記カラーホイールに入射し、該カラーホイールと該反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが発生し、前記画像表示モジュールは、表示ユニットと投射レンズヘッドとを含んでなり、前記表示ユニットは前記分光モジュールからのカラービームを受け、該カラービームを調整して画像パターンを備えるカラービームを出力し、前記投射レンズヘッドは前記画像パターンを有するカラービームを必要とする領域に投射し、前記制御モジュールは、光源と、前記カラーホイールの回転速度と、前記反射式表示ユニットの電気信号を制御するものである。
【００４１】
請求項３２に記載する投影装置は、請求項３１におけるカラーホイールが照射されるビームの入射経路上において斜めに設けられ、前記反射鏡が前記カラーホイールと平行して設けられる。
【００４２】
請求項３３に記載する投影装置は、請求項３１における反射式表示ユニットが反射式表示ユニットである。
【００４３】
請求項３４に記載する投影装置は、請求項３２における反射式表示ユニットが反射式液晶ユニットである場合、前記投影装置が、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームを偏光化して前記反射式表示ユニットに照射する偏光変換素子を含む。
【００４４】
請求項３５に記載する投影装置は、請求項３６における投影装置が、前記投射レンズヘッドと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記偏光変換素子によって偏光化されたカラービームを前記反射式表示ユニットに反射する偏光ビームスプリッタを更に含む。
【００４５】
請求項３６に記載する投影装置は、請求項３４における投影装置が、前記偏光変換素子と前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、前記反射式表示ユニットからの画像パターンを有し、偏光化されたカラービームを前記投射レンズヘッドに反射する偏光ビームスプリッタを更に備える。
【００４６】
請求項３７に記載する投影装置は、請求項３３、３５、３６の何れか一項における照射モジュールが、光源から照射されるビームを略平行にする放物線状の反射鏡を更に備える。
【００４７】
請求項３８に記載する投影装置は、請求項３３、３５、３６の何れか一項における照射モジュールが、楕円球状の反射鏡とコリメーターレンズとを含んでなり、該楕円球状の反射鏡によって前記光源から照射されるビームをフォーカスし、前記コリメーターレンズによって略平行な照射ビームを提供することを特徴とする。
【００４８】
請求項３９に記載する投影装置は、請求項３８における前記投影装置が、更に導光管を備えてなり、前記光源から照射され、フォーカスされたビームが前記導光管に進入し、均一化されて前記コリメーターレンズに照射される。
【００４９】
請求項４０に記載する投影装置は、請求項３３における投影装置が、更にレンズアレイを含んでなり、前記分光モジュールからのカラービームを均一化して前記反射式表示ユニットに照射する。
【００５０】
請求項４１に記載する投影装置は、請求項３３における投影装置が、更に孔型光格子ユニットを含んでなり、該孔型光格子ユニットが光線の反射経路に設けられて、照射されるビームの断面形状を調整する。
【００５１】
請求項４２に記載する投影装置は、請求項３３における投影装置が、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、カラービームが照射される反射式表示ユニット上の光フィルタブロック画像のサイズを調整する線型光格子ユニットを更に含む。
【００５２】
請求項４３に記載する投影装置は、請求項３８における投影装置が、前記コリメーターレンズと前記光源との間に設けられるフィルターレンズを備える。
【００５３】
請求項４４に記載する投影装置は、請求項３３における投影装置が、前記カラーホイールと前記反射式表示ユニットとの間に設けられ、複数の異なる波長の範囲であって、且つ異なる光の経路を進むカラービームを前記反射式表示ユニットに照射するリレーレンズを備える。
【発明の効果】
【００５４】
本発明による投影表示光学システム及び係る光学システムを備える投影装置は、光線の利用率を高め、好ましい画像が得られるとともに、従来の技術に見られるように光源のパワーを高める必要がないため、光学ユニットの使用寿命を延長させることができ、且つ製造コストを低減させるといった利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
反射式表示ユニットに適用され、光の利用率を高める光学投影表示システム及び該光学投影表示システムを備える投影装置を提供するものであって、ビームを照射する照射モジュールと、分光モジュールと、投射レンズヘッドとを備えてなり、前記分光モジュールは反射鏡と回転可能なカラーホイールとを備え、該カラーホイールは必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用い、前記カラーホイールと前記反射鏡とによって光線が反射する通路を形成し、反射ビームが所定の入射角度で該カラーホイールに入射し、該カラーホイールと該反射鏡との間に形成される光線の反射通路を通過して複数回反射すると、複数の異なる波長の範囲が発生し、かつ異なる光線の通路を進むカラービームが反射式表示ユニットに照射されて該反射式表示ユニットが複数のカラーブロック画像に分割され、前記投射レンズヘッドが前記複数のカラーブロックをスクリーンに投影するように構成する投影表示光学システムによって、光線の利用率を高め、投影される画像の品質を高めるという目的を実現した。
係る構成の投影表示光学システムについて、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
【００５６】
（実施例）
図４Ａにこの発明による投影表示光学システムを開示する。この発明の投影表示光学システム１は反射式表示ユニットに適用されるものであって、実施例においては反射式表示ユニットにＬＣｏＳパネルを用いる。図面によれば該投影表示光学システムは照射モジュールと、分光モジュールと、偏光変換素子モジュールと、画像表示モジュールと、制御モジュールとを含む。
【００５７】
該照射モジュールはビームを提供するものであって、光源１０と、反射器１１と、フィルターレンズ１２と、コリメーターレンズ１３とを含む。
【００５８】
該分光モジュールは照射されたビームを、複数の異なる波長の範囲に分離し、且つ異なる光の経路を通過するカラービームを反射式表示ユニットに照射させるものである。反射レンズ１４とカラーホイール１６とを含んでなり、実施例においてはビームの通過する経路に孔部型の光格子ユニット１５、リレーレンズ１７、線型光格子ユニット１８、及び透過レンズアレイ１９を設ける。
【００５９】
偏光変換素子モジュールは、偏光化されない光線を所望する直線偏光に転換するものであって、偏光変換素子２０（ＰＳ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、及び偏光ビームスプリッタ２１（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を含む。
【００６０】
画像表示モジュールは反射式ユニット上の画像パターンをスクリーンに投射するものであって、実施例においてはＬＣｏＳパネル２２と、投射レンズヘッド２３とを含む。
【００６１】
制御モジュールは光源１０を制御し、ＬＣｏＳパネルを駆動するものであって、光源制御手段２４と駆動制御手段２５とを含んでなり、モーターの駆動装置とカラーホイール１６とを同期させ、同時に画像データをＬＣｏＳパネル２２に発信することができる。
【００６２】
光源１０はアーク放電によって白色光線を照射する高圧放電ランプであってもよく、反射器１１は光源１０を取り囲むように設けられ、光源から照射される光線を特定の方向に反射させるものである。反射器１１は楕円球状の反射鏡であるか、放物線状の反射鏡であってもよい。その違いは放物線状の反射鏡は光源から照射する光線を略平行に近い光線にすることができ、楕円球状の反射光は光源から照射される光線を略フォーカスすることができる。実施例において反射器１１は楕円球状の反射鏡を用いる。
【００６３】
フィルターレンズ１２は紫外線−赤外線フィルタであって、照射されるビーム内の紫外線と赤外線を濾過するものである。
【００６４】
光源１０から照射される光線は反射器１１の反射によってフォーカスビームを形成する。該フォーカスビームはコリメーターレンズ１３を経て平行するビームを形成する。当然のことながら該フォーカスビームは先に導光管（図３に開示する導光管７２参照）に至り、均一化した後、コリメーターレンズ１３に照射してもよい。
【００６５】
カラーホイール１６は平行ビームが入射する通路上に傾斜して設ける。その機能は高速回転によって投影する画像内のすべての色彩を発生させることにある。カラーホイール１６は必要とする光フィルタブロックによってなり、それぞれの光フィルタブロックは、必要とする波長の範囲のカラービームを通過させ、その他の波長の範囲のカラービームを反射するものを選択的に用いる。反射するビームと入射するビームとによって所定の角度の夾角が形成される。よってカラーホイール１６の入射面の一方の端縁部には白色光線の入射する通路と反射する通路とを形成する。また、カラーホイール１６の光線が透過する面の他端にはカラービームに対応する複数の光線透過通路を形成する。実施例においてカラーホイール１６は３つの領域に分割する。それぞれの領域は、図５に開示するようにいずれも３つの光フィルタブロックによって構成される。即ち赤色、緑色、青色の光フィルタブロックである。当然のことながらカラーホイール１６は必要に基づき、必要とする数の領域に分けることができる。
【００６６】
孔型光格子ユニット１５は光線の反射経路上に設け、照射されるビームの断面形状を調整して通過する照射ビームがカラーホイール１６に対して正確に投射されるようにするものである。
【００６７】
反射鏡１４は平面レンズであって、カラーホイール１６と平行して設けられ、且つカラーホイール１６の光線が反射する経路上に位置させる。よって、カラーホイール１６上の反射ビームがカラーホイール１６のその他の位置に再反射する。ビームをカラーホイール１６に反射させる場合、一部の波長の範囲のビームはカラーホイール１６の対応するフィルタブロックを通過する選択的な透過によってカラーホイール１６を通過し、対応する光経路に伝送される。また、その他の一部の波長範囲のビームは、カラーホイール１６によって反射される。カラーホイール１６に反射される一部のビームは、反射レンズ１４によってカラーホイール１６のその他フィルタブロックの存在する位置に再反射する。選択的な透過と反射が絶え間なく行われることによって、最終的に照射するすべてのビームがカラーホイール１６から離れて透過され、複数の異なる波長の範囲を発生させ、且つ異なる波長の範囲であって、異なる光の通路を進む複数のカラービームを発生させる。実施例においては主に３種類の有色ビームに分離する。光の反射は速度が極めて速い。よって照射するビームの三原色の光線は略同一時間において透過される。よって、光線の利用率は１００パーセントに達する。
【００６８】
上述するリレーレンズ１７、レンズアレイ１９、及び線型光格子ユニット１８は、カラーホイール１６と反射式表示ユニットとの間に設けて三原色の光ビームの流通密度を調整し、エネルギーを均一に伝送する。また、該線型光格子ユニット１８はカラービームを反射式表示ユニット上に照射して形成するカラーブロック画像のサイズを調整する作用を有する。よって、これらビームが反射式表示ユニット上に正確に投射される。
【００６９】
偏光変換素子２０は偏光化されない光線を受けて所望の直線偏光に転換するものである。実施例において偏光化されない光線はＳ偏光に転換して光線の利用率を高める。
【００７０】
偏光ビームスプリッタ２１は４５度の二等辺直角プリズムの底辺に貼着してプリズムを形成し、投射レンズヘッド２３と反射式表示ユニットとの間に設ける。非直線偏光が偏光ビームスプリッタ２１に入射すると、偏光ビームスプリッタ２１は入射した光線のＳ偏光（入射線の平面に対して垂直）を反射し、Ｐ偏光（入射線の平面に対して平行）を通過させる。よって、非直線偏光が偏光変換素子２０を通過し偏光化されると、所望する直線偏光（Ｓ偏光）が全て偏光ビームスプリッタ２１に入射し、図４Ｂに開示するように偏光ビームスプリッタ２１によって全て反射し、ＬＣｏＳパネル２２に入射する。また、偏光ビームスプリッタ２１はＬＣｏＳパネル２２に入射するビームと反射した後のビームを分けることができる。
【００７１】
ＬＣｏＳパネル２２は反射式表示ユニットであって、入射する光線を受けて必要とする画像を入射光線に加える。また、液晶表示が輝度の高い状態である場合、Ｓ偏光はＰ偏光に変換され、Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ２１を通過して（図４Ｂ参照）最終的に投射レンズ２３に至る。次いで投射レンズヘッド２３によって画像を拡大し、表示スクリーン（図示しない）に投射する。よって必要とする画像が得られる。
【００７２】
この発明の投射表示光学システム１は図４Ｃに開示する実施形態にしてもよい。図４Ｃに開示する実施形態はＬＣｏＳパネル２２と偏光ビームスプリッタ２１の相対的な位置が図４Ａに開示する実施の形態と異なる。即ち偏光ビームスプリッタ２１はＬＣｏＳパネル２２と偏光変換素子２０との間に位置し、その光線の経路もやや異なる。図４Ｃに開示する光学システムにおいて偏光変換素子２０の主な作用は偏光化されない光線をＰ偏光に変換することにある。
【００７３】
図４Ｄに開示するように、該システムの一部のビームの経路について、Ｐ偏光は全てが偏光ビームスプリッタ２１を透過してＬＣｏＳパネル２２上に至る。また、Ｐ偏光はＬＣｏＳパネル２２の調整によってＳ偏光に変更され、最終的に該Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ２１によって全て反射され、投射レンズ２３に進入する。次いで投射レンズ２３によって画像を拡大して表示領域（図示しない）に投射し、画像を提供する。
【００７４】
図４Ａと図５に開示するように、カラーホイール１５が第１の時点において回転する場合、照射モジュールが射出する平行のビームは、分光モジュールに第１回目の入射をする。仮に赤色光線が先にカラーホイール１６上の第１赤色フィルターブロック（Ｒ）を透過して第１チャネルａに進入し、緑色と青色光線がカラーホイール１６前方の反射鏡１４によって反射すると、緑色光線はカラーホイール１６上の第１緑色フィルターブロック（Ｇ）を通過して第２チャネルｂに進入し、青色光線は反射鏡１４によって再度反射され、反射鏡１４によって再度反射された青色光線はカラーホイール１６を通過して第３チャネルｃに進入する。
【００７５】
以上から明らかなように、第１の時間において白色光線の三原色である赤色、緑色、青色光線はそれぞれチャネルa、ｂ、ｃを通過し、さらに適宜なレンズアレイ１９と光学レンズセット（リレーレンズ１７及び線型光格子ユニット１８）を通過して、ＬＣｏＳパネル２２上に投射される。仮にチャネルａのビームがＬＣｏＳパネル２２の右側の１／３の面積に照射するのであれば、チャネルｂのビームがＬＣｏＳパネル２２の中間の位置に照射し、チャネルｃのビームがＬＣｏＳパネル２２の左側の１／３の面積に照射する。よって、第１の時点において三原色（赤・緑・青）によって形成されるカラーブロックのＬＣｏＳパネル２２上における分布は図６Ａに開示するとおりになる。
【００７６】
カラーホイール１６が次の時点（第２の時点）に至ると、ａ、ｂ、ｃのチャネルに進入する三原色光線に変化が発生し、緑色、青色、赤色の順に三原色がＬＣｏＳパネル２２に入射すると、形成されるカラーブロックの画像の分布は図６Ｂに開示するようになる。
【００７７】
同様に、カラーホイール１６が第３の時点に至ると、ａ、ｂ、ｃのチャネルに進入する三原色光線は青色、赤色、緑色の順になり、ＬＣｏＳパネル２２に形成されるカラーブロックの画像の分布は図６Ｃに開示するようになる。
【００７８】
図６Ａから図６Ｃに開示する三原色がＬＣｏＳパネル２２に投射されて形成されるカラーブロックの分布の状況をまとめると、ＬＣｏＳパネル２２の右側１／３の面積上に赤色、緑色、青色の順に三色の光線が循環して照射され、視覚の残像効果によって必要とする色彩に合成される。同様に、ＬＣｏＳパネル２２のその他の領域上にも同様に必要とする色彩が合成される。カラーホイール１６の高速回転によって三原色が絶え間なく循環し、理想状態である１００％の光の利用率を達成する。また、本発明の投影表示光学システム１に採用する回転部材はカラーホイール１６のみである。よって、調整のための構造が簡易であって、使用に便利である。
【００７９】
三原色の光線がＬＣｏＳパネル２２に照射すると、一部が重なり合う場合がある。したがって、図７Ａに開示するよう重なり合う箇所に補色のカラーブロックによる画像が発生する。赤色光線と緑色光線がＬＣｏＳパネル２２に照射されると、重なり合たった部分が発生し、該重なり合った箇所に補色である黄色（Yellow、以下Ｙと称する）が発生する。毎回重なり合う幅と面積は同じである。緑色光線と青色光線とがＬＣｏＳパネル２２に照射されると、重なり合った箇所が発生し、該重なり合った箇所に補色である青緑（Ｃｙａｎ、以下Ｃと称する）が発生する。毎回重なり合う幅と面積は同じである。カラーホイール１６が順に回転する場合、図７Ｂに開示するように青色光線と赤色光線とがＬＣｏＳパネル２２に照射されて一部が重なり合い、該重なり合った箇所に補色である赤紫（Ｍａｇｅｎｔａ、以下Ｍと称する）が発生する。毎回重なり合う幅と面積は同じである。同様に図７Ｃの開示にも一部が重なり合う現象が発生する。
【００８０】
図７Ａから図７Ｃに開示するように、ＬＣｏＳパネル２２にも図６Ａから図６Ｃに類似した色彩の変化が同時に発生する。但し、三原色は毎回一部が重なり合い、補色領域が発生する。重ならない領域は赤色、緑色、青色の三原色を混合させて多種類の色彩に変化させる。重なり合う領域もＣ、Ｍ、Ｙを混合させて補償光線を発生させ、色彩を多種類に変化させる。当然のことながら投影する画像に必要な色が黒Ｋの場合は、ＬＣｏＳパネル２２の作動を中止することによって如何なる色も発生しなくなり、黒色が出現する。
【００８１】
画像を処理する場合、制御モジュールがカラーホイール１６の回転速度と角度でＬＣｏＳパネル２２上の相対的な画素（Pixel）ポイントを制御して２５６段階のグレイスケールを制御し、視覚の残像効果を利用して極めて短い時間内に赤色、緑色、青色の三種類の色を混合して１６００有余の色彩の変化を達成し、高品質なカラー画面を形成する。
【００８２】
上述する実施例の投影表示光学システム及び係るシステムを備える装置は、反射鏡１４とカラーホイール１６によって光線の利用率を高める。係る原理はディジタル・ライト・プロセッシング（Digital Light Processing、ＤＬＰと略称する）投影技術に応用することができる。ＤＬＰ投影技術はディジタル・マイクロミラー（ＤＭＤと略称する）を利用するものであって、ＬＣｏＳパネルではない。但し、両者の画像反射の原理は近似している。よって、ここでは詳述しないが、ＤＭＤを使用する場合、偏光変換素子と偏光ビームスプリッタとを省くことができる点に注意すべきである。
【００８３】
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来の１枚式ＬＣｏＳ光学エンジンの構造を示した説明図である。
【図２】従来の投影表示光学システムの構造を示した説明図である。
【図３】従来の他の投影表示光学システムの構造を示した説明図である。
【図４Ａ】この発明による投影表示光学システムの構造を示した説明図である。
【図４Ｂ】図４Ａに開示する投影表示光学システムにおける一部のビームの通路を示した説明図である。
【図４Ｃ】この発明による投影表示光学システムの他の実施形態による構造を示した説明図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに開示する投影表示光学システムの他の実施形態における一部のビームの通路を示した説明図である。
【図５】この発明におけるカラーホイール状の光フィルタブロックの分布を示した説明図である。
【図６Ａ】この発明におけるカラーホイールの第１の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態を示した説明図である。
【図６Ｂ】この発明におけるカラーホイールの第２の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態を示した説明図である。
【図６Ｃ】この発明におけるカラーホイールの第３の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態を示した説明図である。
【図７Ａ】この発明におけるカラーホイールの第１の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態であって、３色の光線が重なり合った部分の発生した状態を示した説明図である。
【図７Ｂ】この発明におけるカラーホイールの第２の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態であって、３色の光線が重なり合った部分の発生した状態を示した説明図である。
【図７Ｃ】この発明におけるカラーホイールの第３の時点で３色の光線がＬＣｏＳパネル上に形成するカラーブロックの分布状態であって、３色の光線が重なり合った部分の発生した状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１、７、８  投影表示光学システム
１０、７０、８０  光源
１１  反射器
１２  フィルターレンズ
１３  コリメーターレンズ
１４  反射レンズ
１５  光格子ユニット
１６、７３、９０  カラーホイール
１７  リレーレンズ
１８  線型光格子ユニット
１９、８１、９２  透過レンズアレイ
２０、８４、９３  偏光変換素子
２１、８５、９５  偏光ビームスプリッタ
２２、８６、９６  ＬＣｏＳレンズ
２３、８７、９７  投射レンズヘッド
２４  光源制御手段
２５  駆動制御手段
７１、８２  フォーカス透過レンズ
７２  導光管
７４  制御手段
７５  表示モジュール
８３  分色装置
８３０、８３１  二色レンズ
８３２、８３３、８３４  回転プリズム
９  ＬＣｏＳ光学エンジン
９１  第１透過レンズ
９４  第２透過レンズセット
【図１】
2006139257.tif 000003
【図２】
2006139257.tif 000004
【図３】
2006139257.tif 000005
【図４Ａ】
2006139257.tif 000006
【図４Ｂ】
2006139257.tif 000007
【図４Ｃ】
2006139257.tif 000008
【図４Ｄ】
2006139257.tif 000009
【図５】
2006139257.tif 000010
【図６Ａ】
2006139257.tif 000011
【図６Ｂ】
2006139257.tif 000012
【図６Ｃ】
2006139257.tif 000013
【図７Ａ】
2006139257.tif 000014
【図７Ｂ】
2006139257.tif 000015
【図７Ｃ】
2006139257.tif 000016