(57)【要約】【課題】  静音性を高めた投写型画像表示装置をローコストに提供する。【解決手段】  投写型画像表示装置１０は、光源部１１、ロッドインテグレータ１２、光スイッチング部１３、投映光学系１４、制御部１５、映像表示素子１６からなる。光スイッチング部１３は、第１〜３色分解光学系２１〜２３、透過型ＬＣＤ２６〜２８、偏光板３１，３２からなる。色分解光学系２１はダイクロイックミラー３６及びミラー３７、色分解光学系２２は、ダイクロイックミラー３８，３９、色分解光学系２３は、ミラー４１及びダイクロイックミラー４２からそれぞれ構成される。第１〜３色分解光学系２１〜２３によってＲ，Ｇ，Ｂ光がそれぞれ分離されて取り出されるとともに、透過型ＬＣＤ２６〜２８でスイッチングされて３色の色光または白色の照明光となった後、映像表示素子１６に照射され、画像光がスクリーン２９に投映される。【選択図】        図１
2006065239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を集光する集光手段と、この集光手段により集光された照明光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光成分に色分解する色分解手段と、この色分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれ受光し、入力された映像信号に応じて前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を光変調して画像光を生成する光変調手段と、生成された画像光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、
前記光変調手段は、１枚または２枚の表示素子からなるとともに、前記色分解手段は照明光を２色または３色に分解するためのダイクロイックミラーと、分解した色光にそれぞれ対応する２つ以上の透過型液晶パネルと、これらの液晶パネルを透過した光を再度１つの光路に導くためのダイクロイックミラーとから構成され、照明光から取り出した２色または３色の色光か、白色光を、前記表示素子に受光させて映像光として前記投映光学系に導くことを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項２】
前記色分解手段は、前記ダイクロイックミラーを含む色分解光学系からなり、これら色分解光学系を照明光の照明方向に沿ってそれぞれ配置し、前記照明光を前記ダイクロイックミラーによって前記照明方向と直交する反射方向に反射させてＲ，Ｇ，Ｂ光を取り出し、さらに前記反射方向に対して直交する投映方向に前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を反射させて、前記３色光成分を合成することを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源から照射された照明光のエネルギー分布をロッドインテグレータ等の導光手段で均一化し、この均一化された照明光を受光した画像光生成部が光変調することにより画像光を生成し、生成された画像光をスクリーンに投映させる投写型画像表示装置が知られている。この投写型画像表示装置には、光変調方法の違いに応じて透過型画像表示装置や反射型画像表示装置がある。透過型画像表示装置は、画像光生成部として透過型の液晶パネルを使用し、この液晶素子の各液晶セルを映像信号に応じて駆動することで光変調させている。
【０００３】
一方、上述した透過型液晶パネルなどの光変調手段だけでは、映像の階調表現を行うだけであり、色の表現を行うことができない。そこで、特許文献１及び２に記載されている投写型画像表示装置では、導光手段と、ライトバルブ手段との間に、周知のカラーホイールを配設している。カラーホイールは円盤にＲＧＢ各色のフイルタを取り付けたものであり、これをモータで超高速回転させることにより、ライトバルブ手段を照明する光の色はＲ，Ｇ，Ｂと順番に変化し、そのときの照明光の色に対応した画像を光変調手段に表示させることにより、色を表現することが可能となる。そしてスクリーン上に投映された映像は、ＲＧＢが順番に表示されることになるが、カラーホイールの回転及び光変調手段の画像の表示が超高速で切り換わっているので、色が混ざって知覚される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０２５２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２３３０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献１及び２に記載されているような投写型画像表示装置では、カラーホイールが超高速で回転しながら、映像をスクリーンに表示しているので、カラーホイールの駆動源となるモータから非常に高い音が発生し、静音性を低下させることになる。特に、ＴＶ番組や映画鑑賞などの視聴の際に、このような投写型画像表示装置を使用すると、カラーホイールによるモータ音が、これらの視聴の際の音声を妨げることになる。また、投写型画像表示装置によって投映されるＲ，Ｇ，Ｂの各色を調節するときには、カラーホイールごと別のものに交換するなどローコスト化の妨げにもなっていた。
【０００６】
また、液晶を使用して色分離を行う、いわゆるカラースイッチといわれる色分離手段も知られているが、液晶を駆動する制御部などの構造が複雑になり、ローコスト化の妨げにもなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、色及び階調を表現した映像表示を可能とし、なおかつモータ音などが発生せず静音性を高めた投写型画像表示装置をローコストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の投写型画像表示装置は、照明光を照射する光源と、この光源からの照明光を集光する集光手段と、この集光手段により集光された照明光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光成分に色分解する色分解手段と、この色分解されたＲ，Ｇ，Ｂ光をそれぞれ受光し、入力された映像信号に応じて前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を光変調して画像光を生成する光変調手段と、生成された画像光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた投写型画像表示装置において、前記光変調手段は、１枚または２枚の表示素子からなるとともに、前記色分解手段は照明光を２色または３色に分解するためのダイクロイックミラーと、分解した色光にそれぞれ対応する２つ以上の透過型液晶パネルと、これらの液晶パネルを透過した光を再度１つの光路に導くためのダイクロイックミラーから構成され、照明光から取り出した２色または３色の色光か、白色光を、前記表示素子に受光させて映像光として前記投映光学系に導くことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記色分解手段は、前記ダイクロイックミラーを含む色分解光学系からなり、これら色分解光学系を照明光の照明方向に沿ってそれぞれ配置し、前記照明光を前記ダイクロイックミラーによって前記照明方向と直交する反射方向に反射させてＲ，Ｇ，Ｂ光を取り出し、さらに前記反射方向に対して直交する投映方向に前記Ｒ，Ｇ，Ｂ光を反射させて、前記３色光成分を合成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、照明光をダイクロイックミラーによって色分解するとともに、色分解された光を透過型液晶パネルでスイッチングしているので、単色の色光のみを表示素子に導くことができ、かつ回転動作部がないためモータ音などが発生せず、静音性を高めることができる。さらに、色分解手段にモータなどの駆動手段を使用しないので、投写型画像表示装置をローコストに提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１において、本発明を実施した投写型画像表示装置１０には、光源部１１、ロッドインテグレータ１２、光スイッチング部１３、投映光学系１４、制御部１５、及び映像表示素子１６からなる。制御部１５は、投写型画像表示装置１０の各部を統括的に制御するマイクロコンピュータ１７と、映像信号受信部１８と、映像表示ドライバ１９と、光スイッチング駆動部２０とを備えている。
【００１２】
光源部１１は、光源１１ａと、この光源１１ａが照射する照明光をロッドインテグレータ１２に向けて反射するリフレクタ１１ｂとからなる。光源１１ａとしては、例えば、キセノン管や水銀灯、メタルハイドランプなどの白色光源が使用される。
【００１３】
ロッドインテグレータ１２は、例えば、四角柱のガラス製のロッド内部に万華鏡が形成されたもので、光源部１１から入射端面１２ａに入射された照明光をその内部で全反射することにより、光束を重畳させ、出射端面１２ｂから出射される照明光のエネルギー分布を均一化する。これにより、光スイッチング部１３に入射される照明光の強度分布が均一になる。なお、ロッドインテグレータ１２の断面形状は、例えば横（水平）方向５ｍｍ、縦（垂直）方向４ｍｍの長方形状である。
【００１４】
光スイッチング部１３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色光成分にそれぞれ対応する第１〜３色分解光学系２１〜２３と、この色分解光学系２１〜２３により取り出されたＲ，Ｇ，Ｂ光を受光し、映像信号に応じてそれぞれ光をスイッチングするための透過型液晶（ＬＣＤ）パネル２６，２７，２８と、偏光板３１，３２とからなる。透過型ＬＣＤパネル２６〜２８は、光スイッチング駆動部２０から送られる駆動信号に応じてスイッチングを行う。映像表示素子１６は、映像信号受信部１８に入力された映像信号に基づいて、映像表示ドライバ１９によって駆動される。映像信号受信部１８には、外部入力端子等に接続されたチューナーやビデオプレーヤー等から、コンポジット信号やコンポーネント信号などの映像信号が入力される。なお、映像表示素子１６としては、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を使用している。
【００１５】
透過型ＬＣＤパネル２６〜２８は、後述するように、受光したＲ，Ｇ，Ｂの各色光をスイッチングして単色の光として出射させるので、各色光が出射されるまでは同一光路上に重ならないように配置されている。
【００１６】
第１〜３色分解光学系２１〜２３は、光源部１１からの照明方向Ａに沿って、光源部１１側からスクリーン２９側に向かって順に並んでいる。第１色分解光学系２１は、照明光からＲ光を分離して取り出す光学系であり、Ｒ光反射ダイクロイックミラー３６、及びミラー３７から構成される。Ｒ光反射ダイクロイックミラー３６は、白色光の色成分のうちＲ光成分のみを反射し、残りのＧ，Ｂ成分を透過させる特性を持つ。
【００１７】
Ｒ光反射ダイクロイックミラー３６は、ロッドインテグレータ１２から出射した照明光に対して４５°の傾きを持って斜交しており、入射した照明光を色分解する。すなわち、Ｒ光反射ダイクロイックミラー３６は、照明光の色成分のうち、Ｒ光成分のみを照明方向Ａに対して垂直に反射し、残りのＧ，Ｂ光成分を透過させる。ミラー３７は、ダイクロイックミラー３６で反射したＲ光の光路上で、且つダイクロイックミラー３６と平行に位置しており、Ｒ光を垂直に反射する。ミラー３７で反射したＲ光は、投映光学系１４に向かって導かれる（投映方向Ｐ）。ミラー３７に近接し、且つ投映光学系１４側の位置には、透過型ＬＣＤパネル２６が配されており、ミラー３７で反射したＲ光は、この透過型ＬＣＤパネル２６へ入射する。透過型ＬＣＤパネル２６は、駆動信号に応じて入射されたＲ光をスイッチングして、Ｒ照明光として出射させる。
【００１８】
第２色分解光学系２７は、照明光からＧ光を分離して取り出す光学系であり、２枚のＧ光反射ダイクロイックミラー３８，３９から構成される。Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８，３９は、白色光の色成分のうち、Ｇ光成分のみを反射し、残りのＲ，Ｂ光成分を透過させる特性を持つ。
【００１９】
第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８は、上述したＲ光反射ダイクロイックミラー３１に近接し、且つダイクロイックミラー３１を透過したＢ，Ｇ光の光路に対して４５°の傾きを持って斜交しており、入射したＢ，Ｇ光を色分解する。すなわち、第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８は、入射したＧ，Ｂ光のうち、Ｇ光成分のみを照明方向Ａに対して垂直に反射し、残りのＢ光成分を透過させる。第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８を出射したＧ光の光路上には、透過型ＬＣＤパネル２７が配されている。透過型ＬＣＤパネル２７は、駆動信号に応じて入射されたＧ光をスイッチングして、第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８によって取り出されて入射したＧ光をＧ照明光として出射させる。第２Ｇ光反射ダイクロイックミラー３９は、第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８と平行で、且つ透過型ＬＣＤパネル２７を出射したＧ照明光、及び上述したＲ照明光が出射した光路上に位置しており、Ｇ照明光を投映方向Ｐへ反射させるとともに、Ｒ照明光を透過させる。
【００２０】
第３色分解光学系２８は、照明光からＢ光を分離して取り出す光学系であり、ミラー４１、及びＢ光反射ダイクロイックミラー４２から構成される。Ｂ光反射ダイクロイックミラー４２は、白色光の色成分のうち、Ｂ光を反射させるとともに、Ｒ，Ｇ光を透過させる特性を持つ。
【００２１】
ミラー４１と、上述した第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８との間には、透過型ＬＣＤパネル２８が位置している。透過型ＬＣＤパネル２８は、駆動信号に応じて入射されたＢ光をスイッチングして、第１Ｇ光反射ダイクロイックミラー３８を透過して取り出されて入射したＢ光をＢ照明光として出射させる。ミラー４１は、上述したＢ照明光の光路に対して４５°の傾きを持って斜交しており、Ｂ光を照明方向Ａに対して垂直に反射させる。Ｂ光反射ダイクロイックミラー４２は、ミラー４１と平行で、且つミラー４１によって反射したＢ照明光、及び上述したＲ，Ｇ照明光の光路上に位置しており、Ｂ照明光を投映方向Ｐへ反射させるとともに、Ｒ，Ｇ照明光を透過させる。
【００２２】
偏光板３１は、ロッドインテグレータ１２とＲ光反射ダイクロイックミラー３６との間に位置し、ロッドインテグレータ１２から出射した照明光が第１〜３色分解光学系２１〜２３へ導かれるように偏光するものであり、偏光板３２は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー４２と投映光学系１４との間に位置し、第１〜３色分解光学系２１〜２３及び透過型ＬＣＤパネル２６〜２８で生成された照明光が投映光学系１４に導かれるように偏光する。投映光学系１４は、リレーレンズ４３と、反射ミラー４４、及び投映レンズ４５とからなる。リレーレンズ４３から投映レンズ４４までの光路上に映像表示素子１６が配置されており、映像表示素子１６に入射した照明光は、画像光に光変調されて反射し、投映レンズ４５によってスクリーン２９へ投映される。
【００２３】
上記構成の作用について以下に説明する。投写型画像表示装置１０とチューナーやビデオプレーヤー等とを接続し、投写型画像表示装置１０の電源をオンにすると、光源部１１から照明光が照射され、ロッドインテグレータ１２によって集光され、光スイッチング部１３へ入射される。また透過型ＬＣＤパネル２６〜２８は駆動信号に応じて光をスイッチングする。
【００２４】
ロッドインテグレータ１２で集光された照明光は、偏光板３１で偏光された後、第１〜３色分解光学系２１〜２３でＲ，Ｇ，Ｂ光にそれぞれ色分解され、透過型ＬＣＤパネル２６〜２８によってスイッチングされ、光スイッチング部１３からは、駆動信号に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂの単色光、またはＲ，Ｇ，Ｂをすべて混合した白色の光がでてくる。光スイッチング部１３からでてきた色光に応じた映像を映像表示素子１６に表示し、これらの色光及び映像を高速で切り替えつつ、スクリーン２９に投映することによりカラー画像を得ることができる。さらに、この投写型画像表示装置１０ではカラーフィルタなどの回転部品及びその駆動源となるモータを用いる必要がないので、装置自体の騒音を防ぐことが可能であり、投写型画像表示装置の静音化において非常に有利である。また、色分解手段としては、ダイクロイックミラーを使用しているので、Ｒ，Ｇ，Ｂ光の各色を調節したいときには、各々の色光の特性に応じたダイクロイックミラーを用いることによって容易に対応することが可能である。
【００２５】
なお、上記実施形態においては、各色分解光学系２１〜２３は、それぞれ２枚ずつのミラーから構成し、光スイッチング部１３では計６枚のミラーを使用しているが、これに限るものではなく、例えば図２に示すように、第１色分解光学系と、第２色分解光学系との２系統のみで光スイッチング部を構成することもできる。なお、図２に示す投写型画像表示装置５０では、上記実施形態と同様の部品を使用している場合については同符号を付して説明を省略する。この投写型画像表示装置５０では、第１，２色分解光学系５１，５２、透過型ＬＣＤ２６，２７からなる光スイッチング部５３と、映像表示素子５６，５７と、リレーレンズ４３、偏光板５８、ビームスプリッタ５９、投映レンズ４５などからなる投映光学系６０とを備えており、第１，２色分解光学系５１，５２によって２色の色光または白色光を取り出す。そして、光スイッチング部５３から出射された２色の色光または白色光を２枚の映像表示素子５６，５７に導き、この映像表示素子５６，５７にそれぞれの色光に対応した映像を表示させることによって投映画像を得ることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の投写型画像表示装置の構成を示す概略図である。
【図２】投写型画像表示装置の変形例の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，５０    投写型画像表示装置
１１    光源部
１２    ロッドインテグレータ
１３，５３    光スイッチング部
１５    制御部
２１〜２３，５１，５２  色分解光学系
２６〜２８  透過型液晶パネル
３６，３８，３９，４２  ダイクロイックミラー
３７，４１  ミラー
【図１】
2006065239.tif 000003
【図２】
2006065239.tif 000004