(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像表示素子と、
光源からの光を互いに色が異なる複数の光に分離して、各色の光を該複数の画像表示素子の対応する素子に入射させる第１光学系と、
該複数の画像表示素子からの各色の光を合成する第２光学系と、
該第２光学系により合成された各色の光を投影する投影光学系と
を有する投射型表示装置において、
可視領域における所定の領域を通過させ、それ以外の領域を阻止することで前記各色のうちの所定の色の純度を上げる光学素子を所定の光路に対して挿脱可能に配置し、該光学素子を該所定の光路に挿入しない場合は該光学素子を該所定の光路とは異なる光路に挿入することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
該所定の光路は、該第１光学系における光路であることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
該光学素子は所定の波長以上の領域を通過させそれ以外の領域を阻止するか、該可視領域において所定の波長以下の領域を通過させそれ以外の領域を阻止する光学素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の投射型表示装置。
【請求項４】
該光学素子はエッジフイルタまたはバンドカットフイルタであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項５】
第１、２、３の画像表示素子と、
光源からの光を互いに色が異なる第１、２、３の色光に分離して、前記第１、２、３の色の色光を前記第１、２、３の画像表示素子のうち対応する素子に入射させる第１光学系と、
前記第１、２、３の画像表示素子からの前記第１、２、３の色光を合成する第２光学系と、
該第２光学系により合成された光を投影する投影光学系と
を有する投射型表示装置において、
可視領域における所定の波長領域の光を通過させ、それ以外の波長領域の光を阻止することによって、前記第１の色光の純度を上げる光学素子を前記第１の色光の光路に対して挿脱可能に配置し、該光学素子を前記第１の色光の光路に挿入しない場合は該光学素子を前記第２の色光の光路に挿入することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
前記光学素子は、前記第１光学系内に配置されていることを特徴とする請求項５記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ表示、大画面表示等に使用される投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理等の分野において、表示装置の使用目的が多様化しており、このため使用目的に合わせて最適な色純度、色バランス、照度等が得られる表示装置が求められている。
図８は従来の投射型表示装置の一例を示す。
同図において、反射鏡２を有する光源１から射出された白色光は、フライアイレンズ３及び４、ＰＳ変換素子５、コンデンサレンズ６等を通過した後、第１光学系としてのダイクロイックミラーＤＭ１によって赤色帯域光は透過し、緑色及び青色帯域光は反射される。次いで、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色帯域光は全反射ミラーＭ１によって光路を９０度変え、フィールドレンズ７Ｒ、トリミングフイルタＴＲを介して赤色画像表示素子からなる液晶表示部８Ｒに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は第２光学系としての合成用ダイクロイックプリズム９に入射し、該ダイクロイックプリズム９により光路を９０度変えて投射レンズ１０に入る。
【０００３】
一方、該ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射され、光路を９０度変えた緑色及び青色帯域光は同じく第１光学系としてのダイクロイックミラーＤＭ２により緑色帯域光Ｇを反射してその光路を９０度変え、フィールドレンズ７Ｇ、トリミングフイルタＴＧを介して緑色画像表示素子からなる液晶表示部８Ｇに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は合成用ダイクロイックプリズム９に入射して投射レンズ１０に入り、該ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した青色帯域光Ｂはコンデンサレンズ１１、全反射ミラーＭ２、リレーレンズ１２、全反射ミラーＭ３、フィールドレンズ７Ｂを介して青色画像表示素子からなる液晶表示部８Ｂに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は合成用ダイクロイックプリズム９に入射し、該ダイクロイックプリズム９により光路を９０度変えて投射レンズ１０に入る。
そして、該合成用ダイクロイックプリズム９により合成された３色光は投射レンズ１０により投射される。
なお、一般に光源１の光源としてはハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等が使用され、ダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２はそれぞれ図９（ａ）及び（ｂ）に示す分光透過率を有し、トリミングフイルタＴＲ及びＴＧはそれぞれ図９（ｃ）及び（ｄ）に示す分光透過率を有している。
【０００４】
以上のように構成された従来の投射型表示装置において、各液晶パネルのコントラストが十分に高い場合、赤色帯域光の色純度は光源光のスペクトル特性とダイクロイックミラーＤＭ１とトリミングフイルタＴＲの分光透過率とによって決定され、緑色帯域光の色純度は光源光のスペクトル特性とダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２とトリミングフイルタＴＧの分光透過率とによって決定され、青色帯域光の色純度は光源光のスペクトル特性とダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２の分光透過率とによって決定されており、最適な色バランス及び色純度が得られるように各光学系等の設計がされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投射型表示装置の使用目的によっては、たとえ装置が大型になっても明るい表示が必要とされる場合、色純度が低下しても明るい表示が必要とされる場合、白黒モードで色純度は必要ないなど様々な要求がある。
従来の投射型表示装置は色純度を高めるためには５７０ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光をカットすることで最適な色バランス及び色純度を得ていた。
しかしながら、多くのランプの場合、分光分布で５８０ｎｍ付近にピークが存在し、この付近の波長を使用すると照度の向上につながっている。
そこで、波長によって分光特性の異なる光学素子（ＤＦ）を光路中に出し入れする機構を持つ投射型表示装置が特開平７−７２４５０号公報で知られている。
この投射型表示装置では明るさを優先した表示または色再現性を優先した表示を１台の装置で実現できるが、光学素子（ＤＦ）を光路外に取り出す場合、取り出した光学素子を待機させるスペースが必要であり、このスペースの分装置が大きくなっていた。
【０００６】
本発明は、前述従来例の問題点に鑑み、明るさを優先した表示または色再現性を優先した表示を１台の装置で実現できるコンパクトな投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は液晶等の画像表示素子による投射型表示装置において、可視領域の所定の領域を透過し、それ以外の領域を阻止する光学素子を異なる複数の光路に挿脱させるものである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
請求項１に示す本発明は、光源からの光を互いに色が異なる複数の光に分離し、各色の光を複数の画像表示素子のうちの対応する素子に入射させ、該複数の画像表示素子からの各色の光を合成し、投影する投射型表示装置において、可視領域における所定の領域を通過させ、それ以外の領域を阻止する光学素子を互いに異なる複数の光路に対して挿脱可能に配置したことにより、明るさを優先した表示と色再現性を優先した表示が１台の装置で行うことができかつ装置がコンパクトになる。
請求項２に示す本発明は、複数の画像表示素子と、光源からの光を互いに色が異なる複数の光に分離して、各色の光を該複数の画像表示素子の対応する素子に入射させる第１光学系と、該複数の画像表示素子からの各色の光を合成する第２光学系と、該第２光学系により合成された各色の光を投影する投影光学系とを有する投射型表示装置において、可視領域における所定の領域を通過させ、それ以外の領域を阻止することで前記各色のうちの所定の色の純度を上げる光学素子を所定の光路に対して挿脱可能に配置し、該光学素子を該所定の光路に挿入しない場合は該光学素子を該所定の光路とは異なる光路に挿入することにより、明るさを優先した表示と色再現性を優先した表示が１台の装置で適正に行うことができかつ装置がコンパクトになる。
【０００９】
請求項３に示す本発明は、該所定の光路は、該第１光学系のダイクロイックミラー群と該光源の間の光路であることにより、光学素子をスペースをとることなく移動でき、表示品質を落とすことなく明るさ優先の表示と色再現性優先の表示の２種類の表示ができる。
請求項４に示す本発明は、該所定の光路は、該第１光学系における光路であることにより、光学素子をスペースをとることなく移動でき、表示品質を落とすことなく明るさ優先の表示と色再現性優先の表示の２種類の表示ができる。
請求項５に示す本発明は、該光学素子は所定の波長以上の領域を通過させそれ以外の領域を阻止するか、該可視領域において所定の波長以下の領域を通過させそれ以外の領域を阻止する光学素子であることにより、前記２種類の表示が適正な色バランス及び色純度で行うことができる。
請求項６に示す本発明は、該光学素子はエッジフイルタまたはバンドカットフイルタであることにより、表示の際に最適な色バランス及び色純度が得られる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１は本実施例の投射型表示装置の構成図であって、前述図８に示す従来例と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略し、相違する点のみを説明する。
本実施例では、前述従来例のトリミングフイルタＴＲ，ＴＧに代えて、光学素子としてダイクロイックフイルタ１３を液晶表示部８Ｇの直前の緑色波長光路中またはリレーレンズ１２の直後の青色波長光路中に位置できるように直線移動可能に設けたものである。その他の構成は前述従来例と同様である。
なお、図２は光学素子１３の分光透過率特性で、５７０ｎｍ以下の領域を透過し、それ以上の領域を阻止しているものであり、図３（ａ），（ｂ）はそれぞれダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２の分光透過率特性を示し、これらの分光透過率特性は光源部１としてある超高圧水銀ランプ使用の場合の一例である。ただし、これらの値に限定されるものでなく、光源の種類に応じて種々の値を設定することができる。
【００１１】
以上の構成の本実施例において、まず、光学素子１３が青色波長帯の光路内にある場合について説明する。
反射鏡２を有する光源部１から射出された白色光は、フライアイレンズ３及び４、ＰＳ変換素子５、コンデンサレンズ６等を通過した後、第１光学系としてのダイクロイックミラーＤＭ１によって赤色帯域光は透過し、緑色及び青色帯域光は反射される。次いで、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色帯域光は全反射ミラーＭ１によって光路を９０度変え、フィールドレンズ７Ｒを介して液晶表示部８Ｒに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は第２光学系としての合成用ダイクロイックプリズム９に入射し、該ダイクロイックプリズム９により光路を９０度変えて投射レンズ１０に入る。
一方、該ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射され、光路を９０度変えた緑色及び青色帯域光はダイクロイックミラーＤＭ２により緑色帯域光を反射してその光路を９０度変え、フィールドレンズ７Ｇを介して液晶表示部８Ｇに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は合成用ダイクロイックプリズム９に入射して投射レンズ１０に入り、該ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した青色帯域光はコンデンサレンズ１１、全反射ミラーＭ２、リレーレンズ１２、光学素子１３、全反射ミラーＭ３、フィールドレンズ７Ｂを介して液晶表示部８Ｂに入射し、ここで入力信号に応じて光変調され、光変調された光は合成用ダイクロイックプリズム９に入射し、該ダイクロイックプリズム９により光路を９０度変えて投射レンズ１０に入る。
そして、該合成用ダイクロイックプリズム９により合成された３色光は投射レンズ１０により投射される。
【００１２】
ここで、光学素子１３が青色波長帯の光路内にある場合は、ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２のカット波長によって決定される色純度は、ビデオ表示において必要な色純度よりも低いが、明るい表示となり、例えば会社や学校等のプレゼンテーションなどには十分な色純度に設定されている。また、光学素子１３が青色波長帯の光路内に存在する場合には、緑色帯域表示光として約５１０〜６００ｎｍの帯域光を投射光として利用しているが、約５７０〜６００ｎｍ近傍の光は緑純度を低下させる光である。
【００１３】
次に、ビデオ表示など色純度の高い高品質な表示が必要とする場合のように光学素子１３が緑色波長光路中に存在される場合は、約５７０〜６００ｎｍの帯域光が液晶表示部８Ｇ側へは射出されなくなり、緑色帯域表示光として約５１０〜５７０ｎｍの光が利用される。
【００１４】
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ光学素子１３が緑色波長光路にある場合と青色波長光路にある場合におけるスペクトル特性を示す。
このように光学素子１３が緑色波長光路に存在することで色純度を向上させることができる。しかし、一般に色純度を低下させる光を遮断すると、色純度は向上するものの光量が低下してしまうが、該光学素子１３の場合、光量を大幅に低下させずに色純度及び色バランスを確保できるようにカット帯域及び透過率を設定している。
また、該光学素子１３が青色波長光路に存在することで明るさを向上させることができる。
【００１５】
図５は本発明の第２実施例を示すものである。説明を簡単にするために前述第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明する。
図５は本実施例の投射型表示装置の構成図である。
本実施例では光学素子１３を液晶表示部８Ｇの直前の緑色波長光路中または液晶表示部８Ｂの直前の青色波長光路中に位置できるように合成用ダイクロイックプリズム９上のある点を中心として回動可能に設けたものである。その他の構成及び動作は前述第１実施例と同様である。
【００１６】
図６は本発明の第３実施例を示すものである。
図６は本実施例の投射型表示装置の構成図である。
本実施例では、光学素子１３を液晶表示部８Ｇの直前の緑色波長光路中またはコンデンサレンズ１１の直前の青色波長光路中に位置できるようにダイクロイックミラーＤＭ２上近傍のある点を中心として回動可能に設けたものである。その他の構成及び動作は前述第１実施例と同様である。
【００１７】
図７は本発明の第４実施例を示すものである。
図７は本実施例の投射型表示装置の構成図である。
本実施例では、光学素子１３をフィールドレンズ７直前の緑色波長光路中またはリレーレンズ１２の直前の青色波長光路中に位置できるように直線移動可能に設けたものである。その他の構成及び動作は前述第１実施例例と同様である。
【００１８】
以上の各実施から明らかなように、光学素子１３はダイクロイックミラーＤＭ２から緑色波長光路の液晶表示部８Ｇ及びダイクロイックミラーＤＭ２から青色波長光路の液晶表示部８Ｂの間であれば、どこに移動してもよく、また、光学素子１３の移動方向はこれらに限定されるものではない。
なおまた、以上の各実施例において、光学素子１３の移動は、手動でも電動でも適宜使用してよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に示す本発明は、光源からの光を互いに色が異なる複数の光に分離し、各色の光を複数の画像表示素子のうちの対応する素子に入射させ、該複数の画像表示素子からの各色の光を合成し、投影する投射型表示装置において、可視領域における所定の領域を通過させ、それ以外の領域を阻止する光学素子を互いに異なる複数の光路に対して挿脱可能に配置したことにより、明るさを優先した表示と色再現性を優先した表示が１台の装置で行うことができかつ装置がコンパクトにすることができる。
請求項２に示す本発明は、複数の画像表示素子と、光源からの光を互いに色が異なる複数の光に分離して、各色の光を該複数の画像表示素子の対応する素子に入射させる第１光学系と、該複数の画像表示素子からの各色の光を合成する第２光学系と、該第２光学系により合成された各色の光を投影する投影光学系とを有する投射型表示装置において、可視領域における所定の領域を通過させ、それ以外の領域を阻止することで前記各色のうちの所定の色の純度を上げる光学素子を所定の光路に対して挿脱可能に配置し、該光学素子を該所定の光路に挿入しない場合は該光学素子を該所定の光路とは異なる光路に挿入することにより、明るさを優先した表示と色再現性を優先した表示が１台の装置で適正に行うことができかつ装置がコンパクトにすることができる。
【００２０】
請求項３に示す本発明は、該所定の光路は、該第１光学系のダイクロイックミラー群と該光源の間の光路であることにより、光学素子をスペースをとることなく移動でき、表示品質を落とすことなく明るさ優先の表示と色再現性優先の表示の２種類の表示ができる。
請求項４に示す本発明は、該所定の光路は、該第１光学系における光路であることにより、光学素子をスペースをとることなく移動でき、表示品質を落とすことなく明るさ優先の表示と色再現性優先の表示の２種類の表示ができる。
請求項５に示す本発明は、該光学素子は所定の波長以上の領域を通過させそれ以外の領域を阻止するか、該可視領域において所定の波長以下の領域を通過させそれ以外の領域を阻止する光学素子であることにより、前記２種類の表示が適正な色バランス及び色純度で行うことができる。
請求項６に示す本発明は、該光学素子はエッジフイルタまたはバンドカットフイルタであることにより、表示の際に最適な色バランス及び色純度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の投射型表示装置の構成図である。
【図２】その光学素子としてのダイクロイックフイルタの波長分光特性図である。
【図３】その第１光学系としての２枚のダイクロイックミラーの波長分光特性図である。
【図４】その光学素子の所定の波長光路内へ移動時のスペクトル分布図で、（ａ）は緑色波長光路にある時、（ｂ）は青色波長光路にある時である。
【図５】本発明の第２実施例の投射型表示装置の構成図である。
【図６】本発明の第３実施例の投射型表示装置の構成図である。
【図７】本発明の第４実施例の投射型表示装置の構成図である。
【図８】従来例の投射型表示装置の構成図である。
【図９】その２枚のダイクロイックミラー及びトリミングフイルタの波長分光特性図で、（ａ）及び（ｂ）はダイクロイックミラー、（ｃ）及び（ｄ）はトリミングフイルタである。
【符号の説明】
１・・光源、２・・反射鏡、３・・第１フライアイレンズ、４・・第２フライアイレンズ、５・・ＰＳ変換素子、６・・コンデンサレンズ、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ・・フィールドレンズ、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ・・液晶表示部、９・・合成用ダイクロイックプリズム（第２光学系）、１０・・投射レンズ、１１・・コンデンサレンズ、１２・・リレーレンズ、１３・・ダイクロイックフイルタ（光学素子）、ＤＭ１・・ダイクロイックミラー（第１光学系）、ＤＭ２・・ダイクロイックミラー（第１光学系）、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３・・全反射ミラー。
【図１】
0004086409.tif 000002
【図２】
0004086409.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004086409.tif 000008
【図８】
0004086409.tif 000009
【図９】
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