JP2000098322A - 液晶プロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色均一性の向上並びにコントラストの向上 【解決手段】 三原色を構成する光を生ずる光出射機構
２０と、三原色に対応し各色の映像を個別に形成する三
つの液晶パネル７，８，９と、これら各液晶パネル７，
８，９から出射した各色の映像光を合成するダイクロイ
ックプリズム５と、合成した映像光を拡大投射する投射
レンズ６とを有し、三つの液晶パネル７，８，９から出
射した各色の映像光の内の一色の偏光軸が他の二色の偏
光軸と直交する直線偏光光である液晶プロジェクター１
０において、ダイクロイックプリズム５の合成光の出射
側に、１／４波長板１４を装備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
ーに係り、特に、三原色ごとに個別に液晶パネルを用い
て，その映像光を拡大投射する液晶プロジェクターに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来例を図２に基づいて説明する。この
図２は、特許公開公報（公開番号 特開平９−３１８９
２２号）記載の従来の液晶プロジェクター５０を示して
いる。この液晶プロジェクター５０は、光源４４から出
射した白色光がダイクロイックミラー３６，３７で順番
に三原色（青色Ｂ，緑色Ｇ，赤色Ｒ）の光に分離され、
それぞれ三原色の光変調用液晶パネル３８Ｂ，３８Ｇ，
３８Ｒに入射する。

【０００３】例えば、仮に、このとき偏光軸が同じ方向
の偏光板を有する三枚の液晶パネルを使用したとする
と、各液晶パネルでそれぞれの映像情報に応じ変調した
出射光はその偏光方向が全て等しくなる。

【０００４】一方、図２に示す従来の液晶プロジェクタ
ー５０は、液晶パネル３８Ｒおよび３８Ｂの出射側にそ
れぞれ１／２波長板４４Ｒ，４４Ｂを設け、偏光方向を
９０°回転させている。従って、クロスダイクロイック
プリズム４０に入射する偏光光として、液晶パネル３８
Ｇを透過した光はＰ偏光光となり、液晶パネル３８Ｒ又
は液晶パネル３８Ｂを透過した光はＳ偏光光となる。

【０００５】そして、液晶表示パネル３８Ｒからの赤色
映像光は赤色反射膜４１により反射され、液晶パネル３
８Ｂからの青色映像光は青色反射膜４２により反射さ
れ、更に液晶パネル３８Ｇからの緑色映像光は赤色反射
膜４１と、青色反射膜４２をいずれも透過し、これらの
映像光が投射レンズ４３に入射し、投射される。

【０００６】液晶パネルはその原理上直線偏光光を用
い、画像を形成する。上記従来例以前は、三つの液晶パ
ネルからは同じ偏光方向を持つ直線偏光光が出射されて
いた。例えば、クロスダイクロイックプリズムのダイク
ロイックコーティング面に対しＰ偏光光が出射されてい
た。

【０００７】しかしながら、上述の従来例では、例え
ば、緑の液晶パネル３８Ｇからは、Ｐ偏光光がそのまま
出射され、青の液晶パネル３８Ｂおよび赤の液晶パネル
３８Ｒは、１／２波長板４５を液晶パネル出射面に配置
し、Ｐ偏光光の偏光方向を９０°回転した直線Ｓ偏光光
に変えて出射している。このように透過する偏光光と反
射する偏光光の偏光方向を変えることにより、特開平９
−３１８９２２号公報の効果に記載されているようにク
ロスダイクロイックプリズム４０のダイクロイックコー
ティング特性がＰ偏光光とＳ偏光光で異なることを活か
し、明るい、高画質な液晶プロジェクターが得られるこ
とを記載している。

【０００８】ところで、同じ偏光方向で三原色の各色を
出射する場合において、外部からの光（以下、「外光」
とする）によるコントラストの低減を防止する偏光板を
備えたスクリーン（以下、「偏光スクリーン」とする）
の発明が、特開平１０−３１２５号公報に記載されてい
る。この発明のように、画像を投影するスクリーンに偏
光板を用いることにより、明るいところでもコントラス
トを落とすことなく、良好な画像を得ることが出来る。

【０００９】これは、液晶プロジェクターからの投射光
が全て同一偏光軸の直線偏光光であるため、スクリーン
の偏光板と偏光軸方向を直交させることにより、当該投
射光はほとんど減衰することなく反射される。一方、天
井灯などの外光は、偏光軸の方向が一定ではないため、
半分以下の反射しかしないことを利用している。通常、
天井灯からの照明光などの外光は、偏光方向に対し全く
にランダムではなく、偏光スクリーンによって吸収され
る偏光成分を多く含んでいるため、実際には、１／５以
下の反射光しかないことが確認されている。

【００１０】例えば、液晶プロジェクターが白として５
００ルーメンの明るさがあり、黒として２ルーメンとす
れば、外光のない場所においてはコントラストは２５０
である。ところが外光が１００ルーメンの場所で通常の
スクリーンにおいては実質のコントラストは５程度とな
るが、１／５以下しか反射されないため、偏光スクリー
ンでは実質２０〜３０以上のコントラストが確保可能と
なる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、特開平
１０−３１２５号公報記載のスクリーンは、液晶プロジ
ェクターの効果を十分に活かすスクリーンである。

【００１２】ところが、先に述べたように最近では液晶
プロジェクターとしてはダイクロイックプリズムの効果
を大きく活かすために色によってその偏光方向を変えて
いる。このため、上述のスクリーンに対しては、二種類
の偏向方向のいずれか一方のみしか反射させることがで
きない。従って、このような液晶プロジェクターでスク
リーンを使用すれば、ある光だけが反射しないこととな
り、例えば、緑の映像でしかないとかマゼンダの映像で
しかないとかの不具合が発生する。

【００１３】上述したスクリーンを使用しない場合、先
に述べた偏光方向を色によって変えた液晶プロジェクタ
ーにあっては、ダイクロイックプリズムの特性を活か
し、明るさを５００ルーメンから７００ルーメンに上げ
られたとしても、外光１００ルーメンの場所ではコント
ラストは７程度にしかならない。

【００１４】このように、特開平９−３１８９２２号公
報記載の液晶プロジェクターでは、従来の液晶プロジェ
クターにとって有効な偏光スクリーンを、使用すること
ができないという不都合があった。

【００１５】

【発明の目的】本発明の目的は、従来例の有する不都合
を改善し、上述したダイクロイックプリズムの特性を充
分に活かした色によって偏光方向の異なる液晶プロジェ
クターの利点を活かしつつも、コントラストを向上し得
る偏光スクリーンを使用することが可能な液晶プロジェ
クターを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、三原色を構
成する光を生ずる光出射機構と、三原色に対応し各色の
映像を個別に形成する三つの液晶パネルと、これら各液
晶パネルから出射した各色の映像光を合成するダイクロ
イックプリズムと、合成した映像光を拡大投射する投射
レンズとを有し、三つの液晶パネルから出射した各色の
映像光の内の一色の偏光軸が他の二色の偏光軸と直交す
る直線偏光光である液晶プロジェクターにおいて、ダイ
クロイックプリズムの合成光の出射側に、１／４波長板
を装備するという構成を採っている。

【００１７】上記構成の液晶プロジェクターは、偏光板
を有する偏光スクリーンと、偏光板を有しない通常のス
クリーンの双方に対応しうるが、偏光スクリーンに映像
を投射する場合を例にして以下に記述する。

【００１８】上記構成にあっては、光出射機構から光が
発せられ、各液晶パネルを通過した各光がダイクロイッ
クプリズムに入射して一様に同方向に出射される。この
とき、三原色の内のいずれか一色又は二色の光に対し
て、例えば、１／２波長板を用いて、残りの二色又は一
色の光と偏光軸の方向が互いに直交するように偏光され
る。

【００１９】ダイクロイックプリズムを通過した光は、
１／４波長板を通過して偏光スクリーンに投射される。
このとき、１／４波長板によって、各色の光は、一様に
偏光軸に回転を生じるため、ダイクロイックプリズムか
らの出射時においていずれか一色の偏光軸方向が異なっ
ていても、いずれも同じ明るさで反射される。

【００２０】なお、上記構成にあっては、光出射機構
は、白色光を出射する光源と、この光源からの白色光を
三原色に分離する分離光学系とを備える構成としても良
い。

【００２１】さらに、新たな構成として、１／４波長板
を合成光の出射方向を中心軸として回転させる回転機構
を加えても良い。これにより、１／４波長板を回転して
最も各色が均一に反射されるように調整する。即ち、実
際には、液晶パネルの傾きや光学部品の多少の複屈折に
より装置個々に直線偏光光の偏光方向が多少ともバラツ
キが生じる場合があり、これにより装置個々に円偏光光
が多少とも異なる楕円偏光光となるが、上記回転機構に
よって、これを補正する。

【００２２】また、上記三原色は、赤色、青色、緑色の
三色とすることが望ましい。そしてこのとき、緑色の偏
光光の偏光軸を、他の二色の偏光軸と直交させることが
より好適である。

【００２３】さらに、新たな構成として、合成光により
形成される映像を映し出すスクリーンと、このスクリー
ンに装備された偏光板とを加え、投影光の出射機構と偏
光スクリーンとを一体的に備える液晶プロジェクターと
しても良い。このとき、偏光板は、垂直成分の偏光光を
透過するものとしても良い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。この図１は、本実施形態たる液晶
プロジェクター１０の構成を示す概略構成図である。

【００２５】この液晶プロジェクター１０は、三原色を
構成する光を生ずる光出射機構２０と、三原色に対応し
各色の映像を個別に形成する三つの液晶パネル７，８，
９と、これら各液晶パネル７，８，９から出射した各色
の映像光を合成するクロスダイクロイックプリズム５
と、液晶パネル８とクロスダイクロイックプリズム５と
の間に配設された１／２波長板１１と、合成された映像
光を拡大投射する投射レンズ６と、クロスダイクロイッ
クプリズム５の合成光の出射側に装備された１／４波長
板１４と、この１／４波長板１４を合成光の出射方向を
中心軸として回転させる回転機構１９と、を有してい
る。また、符号２３は、上記各構成を収容する筐体であ
る。

【００２６】以下、各部について詳説する。

【００２７】まず、光出射機構２０は、白色光を出射す
る光源２と、出射された白色光を一様に一定方向に反射
するリフレクタ１と、光源２からの白色光を三原色に分
離する分離光学系２１とを備えている。この分離光学系
２１は、二つの色分離用ダイクロイックミラー３，４か
らなり、一方の色分離用ダイクロイックミラー３は、青
色に属する波長以下の光を透過し，それ以上の波長の光
を反射する。また、他方の色分離用ダイクロイックミラ
ー４は、赤色に属する波長以上の光を透過し，それ以下
の波長の光を反射する。

【００２８】色分離用ダイクロイックミラー３は、リフ
レクタ１により一定方向に進行する白色光の進路の途中
に配置され、白色光中から青色光のみを透過させて分離
し、残りの光（緑色光及び赤色光）を反射する。色分離
用ダイクロイックミラー４は、その反射方向先に配置さ
れており、残りの光中から赤色光のみを透過させて分離
し、残りの緑色光を反射する。

【００２９】また、色分離用ダイクロイックミラー３を
透過した青色光の進行方向先には、全反射ミラー１５が
配置されており、クロスダイクロイックプリズム５の一
つの入射面に青色光が垂直に向かうようその配設角度が
設定されている。同様に、色分離用ダイクロイックミラ
ー４を透過した赤色光の進行方向先には、全反射ミラー
１６が配置されており、このミラー１６の反射方向先に
はさらに新たな全反射ミラー１７が配置されている。こ
れらの全反射ミラー１６，１７は、これらに反射される
赤色光がクロスダイクロイックプリズム５の他の入射面
に垂直に向かうように各々の角度が設定されている。

【００３０】また、図１中で、色分離用ダイクロイック
ミラー４と全反射ミラー１６との間で赤色光の進路上に
配置されたリレーレンズ２２と、全反射ミラー１６と全
反射ミラー１７との間で赤色光に進路上に配置されたリ
レーレンズ１８とは、赤色光の光路長の補正を行う。な
お、緑色光については、色分離用ダイクロイックミラー
４に反射されてクロスダイクロイックプリズム５の残り
の入射面に垂直に入射する。

【００３１】前述した各液晶パネル７，８，９は、クロ
スダイクロイックプリズム５の各入射面の手前に配置さ
れており、青色光，緑色光，赤色光がそれぞれ入射す
る。各液晶パネル７，８，９は、それぞれの色彩の光に
対応するパターンを形成し、各々の光の通過によって所
定のパターンを有する映像光が形成される。また、各液
晶パネル７，８，９は、その構造上それぞれ入射側と出
射側とに偏光板７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂを
有しており、通過する各光は、いずれも偏光軸が同一の
方向（水平方向）の直線偏光光となる。

【００３２】１／２波長板１１は、液晶パネル８を透過
した緑色の映像光を偏光軸が９０度回転した（垂直方向
の）偏光光とするものであり、これにより、緑色の映像
光の偏光軸のみが他の色彩の映像光の偏光軸と直交する
こととなる。

【００３３】クロスダイクロイックプリズム５は、少な
くとも図示の方向からみた断面形状が正方形となる光の
透過性素材からなる直方体（或いは立方体）であり、正
方形の断面形状の二つの対角線に沿った反射面５ａ，５
ｂを有している。一方の反射面５ａは、青色に属する波
長以下の光を反射し，それ以上の波長の光を透過するダ
イクロイックミラーとなっており、また、他方の反射面
５ｂは、赤色に属する波長以上の光を反射し，それ以下
の波長の光を透過するダイクロイックミラーとなってい
る。各反射面５ａ，５ｂは、その反射光の偏光軸につい
て方向性を有しており、いずれもその方向性は各液晶パ
ネル７，８，９を通過する映像光と同一に設定されてい
る。そして、偏光軸がこれ以外の方向を向いた偏光光に
ついては、より広い波長帯域で通過を許容する。

【００３４】クロスダイクロイックプリズム５に入射す
る青色の映像光は、上述の反射面５ａに反射され、赤色
の映像光は反射面５ｂに反射され、緑色の反射光は、各
反射面５ａ，５ｂを透過し、いずれも同一の方向となっ
て合成されて出射する。その出射方向先には、投射レン
ズ６が配置されており、合成光を拡大して透過させる。

【００３５】さらに、合成光の光路上で投射レンズ６の
下流側には、１／４波長板１４が回転機構１９を介して
筐体２３に装備されている。１／４波長板１４は、合成
光中の各色彩の映像光をそれぞれ円偏光化する機能を有
する。また、回転機構１９は、筐体２３に対して１／４
波長板１４を合成光の進行方向を軸として回転自在に保
持している。

【００３６】１／４波長板１４を通過した合成光の投射
先には、当該合成光により形成される映像を映し出すス
クリーン１３と、このスクリーン１３の液晶プロジェク
ター１０側に装備された偏光板１２とからなる偏光スク
リーン２４が配置される。スクリーン１３は、乳白色半
透明のアクリル板からなる光散乱板であり、また、偏光
板１２は、垂直成分の偏光光を透過するように設定され
ている。

【００３７】ここで、上述した液晶プロジェクター１０
は、スクリーンを有しておらず、外部に配置された別構
成のスクリーンに対して合成光を投射するタイプである
が、上述した偏光スクリーン２４を筐体２３の表面部に
装備したスクリーン一体型の構成としても良い。

【００３８】以下、上述した各構成からなる液晶プロジ
ェクター１０の動作について説明する。

【００３９】まず、光源２から白色光が出射され、リフ
レクタ１により色分離用ダイクロイックミラー３側にほ
ぼ一様に向けられる。かかる白色光の内、色分離用ダイ
クロイックミラー３で透過した青色光は、全反射ミラー
１５で反射され、液晶パネル７を通過し、偏光軸を水平
方向に向けた状態で、クロスダイクロイックプリズム５
に入射する。

【００４０】一方、色分離用ダイクロイックミラー３に
反射された残りの光は、その反射された先にある色分離
用ダイクロイックミラー４により、その光の内の緑色光
が反射され、赤色光は透過する。このとき反射された緑
色光は、液晶パネル８を通過し、さらに１／２波長板１
１によって偏光軸を垂直方向に向けた状態で、クロスダ
イクロイックプリズム５に入射する。

【００４１】色分離用ダイクロイックミラー４を透過し
た赤色光は、リレーレンズ２２，１８及び全反射ミラー
１６，１７を介して、液晶パネル９を通過し、偏光軸を
水平方向に向けた状態で、クロスダイクロイックプリズ
ム５に入射する。

【００４２】上記各原色光は、各液晶パネル７，８，９
を通過することによりそれぞれ所定の映像光となって、
クロスダイクロイックプリズム５で合成される。この合
成光は、投射レンズ６を通過して拡大され、さらに、１
／４波長板１４を通過することにより各色ごとに円偏光
化される。このとき、青色光と赤色光は、例えば右回り
偏光光となり、緑色光は、例えば左回り偏光光となる。

【００４３】そして、各色ごとに円偏光化した合成光
が、偏光スクリーン２４に投影される。偏光スクリーン
２４では、垂直偏光光のみが反射されるが、このとき、
右回り偏光光も左回り偏光光も同じ量の垂直偏光成分を
持つため、色による反射光量の差は生じない。従って、
従来例で問題であった偏光スクリーンとの組み合わせに
おいて不具合のある色付いた映像（例えば、一定の色彩
については透過して欠けてしまった映像）は発生しな
い。

【００４４】このとき、各色彩ごとに円偏光化すること
が望ましく、いずれかの色彩について偏って反射が生じ
ているような場合には、回転機構１９により１／４波長
板１４を回転させて適度な色合いとなるように調整す
る。

【００４５】これにより、例えば、上記液晶プロジェク
ター１０の明るさが７００ルーメンであったとすれば、
当該液晶プロジェクター１０と偏光スクリーン２４の組
み合わせにあっては、各色彩の映像光について各偏光軸
方向を均一にして照射する従来の液晶プロジェクター
（第１の従来の液晶プロジェクターとする）で偏光スク
リーンに投影する場合と比較して、明るさは半分程度に
なり、コントラストも同じく半分程度になるが、その場
合であっても、偏光板を有しない通常のスクリーンを用
いたときに比べ、外光の影響を低減する効果を享受する
ことができ、コントラストは４〜５倍程度まで向上す
る。

【００４６】従って、本実施形態で示した液晶プロジェ
クター１０は、一色のみ偏光軸を他の色彩の偏光軸と直
交させた従来の液晶プロジェクター（第２の従来の液晶
プロジェクターとする）では使用は不可能であった偏光
スクリーンを使用することができ、この第２の従来の液
晶プロジェクターの有する色均一性の向上という利点を
保有しつつも、偏光スクリーンによるコントラストの向
上という効果を享受することが可能となる。

【００４７】更に、本発明においては、偏光スクリーン
を使わない通常スクリーンの場合においても第２の従来
の液晶プロジェクターと何らかわらない高輝度高画質が
維持できることにかわりはない。

【００４８】また、回転機構１９を持っているため，１
／４波長板１４を回転させることにより、偏光スクリー
ンに投射される偏光軸を調整することが可能である。こ
の回転調整機構により、製造工程で生じうる部品の加工
精度のバラツキ、液晶パネルの傾き等による偏光軸のバ
ラツキを調整することができ、高コントラスト高画質を
維持できる。

【００４９】

【発明の効果】本願発明は、三原色の一色について他の
色彩の映像光と偏光軸を直交させる従来の構成を取り込
み、当該一色の映像光のダイクロイックプリズムにおけ
る反射の影響を低減し、色均一性の向上による高輝度高
画質を実現する。そして、その一方でダイクロイックプ
リズムを通過した各色彩の映像光を円偏光化する１／４
波長板を有しているため、上記従来の構成では使用がで
きなかった偏光スクリーンの使用を可能としている。

【００５０】従って、本願発明によれば、色均一性の向
上という利点を保有しつつも、偏光スクリーンによるコ
ントラストの向上という効果を享受することが可能とな
るため、明るい部屋においても高コントラスト高画質な
液晶プロジェクターを提供できる。もちろん通常スクリ
ーンの場合にも高輝度高画質な映像を提供できることは
言うまでもない。

【００５１】また、１／４波長板を回転自在とする回転
機構を設けることにより、製造工程で生じうる部品の加
工精度のバラツキ、液晶パネルの傾き等による個々の装
置ごとの偏光軸のバラツキを補正することができ、高コ
ントラスト高画質への調整が可能である。更に、色の調
整ができるため、ユーザーの好みの色がある程度可能で
あること、マルチ画面などでの色調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態たる液晶プロジェクターの
概略構成図である。

【図２】従来の技術の液晶プロジェクターである。

【符号の説明】

２ 光源 ５ ダイクロイックプリズム ６ 投射レンズ ７，８，９ 液晶パネル １０ 液晶プロジェクター １１ １／２λ板 １２ 偏光板 １３ スクリーン １４ １／４波長板 １９ 回転機構 ２０ 光出射機構 ２１ 分離光学系 ２４ 偏光スクリーン

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA14 HA13 HA16 HA17 HA18 HA21 HA24 HA28 MA02 MA05 2H091 FA05X FA08X FA11X FA14Z FA26X FA26Z FA32X FA41Z LA16 LA17 MA07 2H099 AA12 BA09 CA06 CA07 CA08 CA11 DA09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三原色を構成する光を生ずる光出射機構
   と、 前記三原色に対応し各色の映像を個別に形成する三つの
   液晶パネルと、 これら各液晶パネルから出射した各色の映像光を合成す
   るダイクロイックプリズムと、前記合成した映像光を拡
   大投射する投射レンズとを有し、 前記三つの液晶パネルから出射した各色の映像光の内の
   一色の偏光軸が他の二色の偏光軸と直交する直線偏光光
   である液晶プロジェクターにおいて、 前記ダイクロイックプリズムの合成光の出射側に、１／
   ４波長板を装備したことを特徴とする液晶プロジェクタ
   ー。
2. 【請求項２】 前記光出射機構は、白色光を出射する光
   源と、この光源からの白色光を三原色に分離する分離光
   学系とを備えていることを特徴とする請求項１記載の液
   晶プロジェクター。
3. 【請求項３】 前記１／４波長板を前記合成光の出射方
   向を中心軸として回転させる回転機構を備えることを特
   徴とする請求項１又は２記載の液晶プロジェクター。
4. 【請求項４】 前記三原色が、赤色、青色、緑色である
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の液晶プロジ
   ェクター。
5. 【請求項５】 前記緑色の偏光光の偏光軸が、他の二色
   の偏光軸と直交することを特徴とする請求項４記載の液
   晶プロジェクター。
6. 【請求項６】 前記合成光により形成される映像を映し
   出すスクリーンと、このスクリーンに装備された偏光板
   とを有することを特徴とする請求項１，２，３，４又は
   ５記載の液晶プロジェクター。
7. 【請求項７】 前記偏光板は、垂直成分の偏光光を透過
   するものであることを特徴とする請求項６記載の液晶プ
   ロジェクター。