JP2000105361A - 投写型カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質を低下させることなく、光源から出射さ
れる光の利用効率を向上して、輝度の向上を図ることが
可能な投写型カラー表示装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 光２１から出射された白色光を、モータ
２４により回転駆動されるカラーホイール２３にて色分
離することにより得られる色光を、液晶パネル２７に照
射して、その液晶パネル２７に表示された映像を拡大投
写する投写型カラー表示装置において、カラーホイール
２３を反射型にするとともに、各反射領域２３ｒ、２３
ｇ、２３ｂを、モータ２４が配置されている側とは反対
側の面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三原色の各色光を
時分割で液晶パネルに照射することにより、その液晶パ
ネルに表示された映像をスクリーンに拡大投写する投写
型カラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投写型カラー表示装置の一構成例
について、図５〜図７を用いて以下に説明する。

【０００３】この投写型表示装置は、図５に示すよう
に、光源１２１と、コンデンサレンズ１２２と、カラー
ホイール１２３と、コリメータレンズ１２５と、偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）１２６と、反射型の液晶パネ
ル１２７と、投写レンズ１２８とを備えている。

【０００４】そして、光源１２１から出射された出射光
は、コンデンサレンズ１２２にて集光され、その焦点付
近に配置されたカラーホイール１２３にて色分離され
る。

【０００５】カラーホイールは、図６に示すように、赤
色光を透過する赤色透過領域１２３ｒと、緑色光を透過
する緑色透過領域１２３ｇと、青色光を透過する青色透
過領域１２３ｂとが、３分の１ずつ均等に配置されたリ
ング形状をなしており、その中心開口部にモータ１２４
の回転軸１２４ａを取り付けて回転させる構成となって
いる。そして、このモータ１２４を駆動してカラーホイ
ール１２３を矢印Ｓ方向に回転させると、光源１２１か
らの出射光が照射されるスポットＰ１が赤色反射領１２
３ｒ、青色反射領域１２３ｂ、緑色反射領域１２３ｇの
順で繰り返し変化するため、カラーホイール１２３を透
過する色光が時分割で赤色、青色、緑色に切り替わる。

【０００６】カラーホイール１２３にて色分離された色
光は、コリメータレンズ１２５にて平行光に変換され
て、ＰＢＳ１２６に照射される。ＰＢＳ１２６に入射し
た色光は、Ｓ偏光成分が界面１２６ａにて反射される一
方、Ｐ偏光成分が透過して反射型の液晶パネル１２７に
照射される。液晶パネル２７に入射したＰ偏光の光は、
画像情報に基づき白となる領域（透過領域）に照射され
た光だけが、偏光軸を９０度回転したＳ偏光の光となっ
て反射される。液晶パネル１２７に入射した光は、画像
情報に基づいた変調が施されるとともに、偏光面が９０
度回転されたＳ偏光の映像光として反射される。このた
め、再びＰＢＳ１２６に入射した映像光は、界面１２６
ａにて図示上方に向かって反射されて、投写レンズ１２
８から所定の倍率で拡大投写される。これにより、投写
レンズ１２８から出射された映像光が、スクリーン（図
示省略）に照射されると、そこに映像が表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このカ
ラーホイール１２３の直径が８４ｍｍ、モータの直径が
６２ｍｍ、各透過領域の幅が１１ｍｍに設計されている
場合、光源１２１から出射された白色光を、コンデンサ
レンズ１２２にて直径１１ｍｍ以内のスポット径に絞り
込む必要がある。

【０００８】ところが、光源１２１から出射される出射
光は、その光軸に平行な成分だけでなく光軸に対して傾
きをもつ成分を含んでいるため、コンデンサレンズ１２
２にて集光したスポット径が１１ｍｍを超えてしまい、
図７に示すように、カラーホイールの外側を通過して白
色光のまま液晶パネルに照射されて、画質を低下させて
しまう虞がある。

【０００９】これに対して、コリメータレンズ１２５
に、図７の破線でしめすようなアパーチャ１２９を設け
ることにより、カラーホイール１２３の外側を通過する
光を遮断する構成が採られているが、この場合、アパー
チャ１２９にて遮断される光が無駄になり、光の利用効
率が低下して輝度の低下を招いてしまうという問題があ
る。

【００１０】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、画質を低下させることなく、光源か
ら出射される光の利用効率を向上して、輝度の向上を図
ることが可能な投写型カラー表示装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の投写型カラー表
示装置は、赤色光反射領域、緑色光反射領域及び青色光
反射領域が表面の回転方向に沿って配置されたカラーホ
イールと、そのカラーホイールを回転させるべくカラー
ホイールの裏面側に配置されたモータと、カラーホイー
ルの反射領域に光を照射する光源と、カラーホイールの
反射領域にて反射された反射光を光学的に変調する液晶
パネルと、その液晶パネルにて変調された映像光を拡大
投写する投写レンズとを備えていることを特徴する。

【００１２】このような構成とすることにより、光源か
ら出射された出射光は、カラーホイールの反射領域にて
対応する色成分が反射されて、液晶パネルに照射され
る。液晶パネルに照射された色光は、画像情報に基づい
て変調されて、投写レンズから所定の倍率で拡大投写さ
れる。

【００１３】また、光源及び投写レンズを含む光学系が
全てカラーホイールの表面側に配置されていることを特
徴とする。

【００１４】このような構成とすることにより、カラー
ホイールの裏面側において光学系や光路のためのスペー
スが不要となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、本実施の形態に
おいては、投写型カラー表示装置をリアプロジェクタに
適用した場合について説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施の形態におけるリア
プロジェクタの構成を表す概略構成図、図２は図１のリ
アプロジェクタに搭載された投写型カラー表示装置の内
部構成を表す概略構成図、図３は図２の投写型カラー表
示装置に搭載されたカラーホイールの構成を表す平面図
（ａ）及び断面図（ｂ）、図４は図２に示すカラーホイ
ールの各色反射領域における分光特性を表すグラフであ
る。

【００１７】本実施の形態におけるリアプロジェクタ
は、図１に示すように、筐体１と、筐体１に収容された
投写型カラー表示装置２と、筐体１の背面内側に取り付
けられた反射ミラー３と、筐体１の前面矩形開口部に取
り付けられたスクリーン４とを備え、投写型カラー表示
装置２の出射側に配置された投写レンズ２８から出射さ
れた映像光を、反射ミラー３を介してスクリーン４に拡
大投写して映像を表示する構成となっている。

【００１８】投写型カラー表示装置２は、図２に示すよ
うに、光源２１と、光源２１から出射された光を集光す
るコンデンサレンズ２２と、コンデンサレンズ２２にて
集光された光を色分離するカラーホイール２３と、カラ
ーホイール２３にて色分離された色光を平行光に変換す
るコリメータレンズ２５と、コリメータレンズ２５にて
平行光に変換された色光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに
分離する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２６と、ＰＢ
Ｓ２６にて分離された色光のＰ偏光成分を光学的に変調
する液晶パネル２７と、液晶パネル２７にて変調された
映像光を所定の倍率で拡大投写する投写レンズ２８とを
備えている。

【００１９】光源２１は、放射面鏡が備え付けられたメ
タルハライドランプからなる白色光源である。

【００２０】カラーホイール２３は、光源２１から出射
された光をコリメータレンズ２５側に反射するため、コ
ンデンサレンズ２２及びコリメータレンズ２５に対して
ともに４５度の角度をなすように配置されている。

【００２１】また、カラーホイール２３は、図３に示す
ように、分光特性の異なる幅略２０ｍｍの光反射膜を組
み合わせて円環状に配置したものであり、その中心から
１２０度ずつ分光特性に応じた３つの領域２３ｒ、２３
ｇ、２３ｂに分かれている。

【００２２】２３ｒは、赤色反射領域であり、図４
（ａ）に示すように、光源１からの白色光のうち赤色に
対応する波長域（５９０〜６８０ｎｍ）の光を選択的に
反射し、それ以外の波長域の光を透過する分光特性を有
している。２３ｇは、緑色反射領域であり、図４（ｂ）
に示すように、緑色に対応する波長域（５００〜５８０
ｎｍ）の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を
透過する分光特性を有している。２３ｂは、青色反射領
域であり、図４（ｃ）に示すように、青色に対応する波
長域（４２０〜４９０ｎｍ）の光を選択的に反射し、そ
れ以外の波長域の光を透過する分光特性を有している。
これにより、光源２１からの白色光が照射される領域に
応じて、カラーホイール２３から反射される光の色が異
なるようになる。

【００２３】また、カラーホイール２３は、その中心開
口部にモータ２４の回転軸２４ａが固定されており、そ
の回転軸２４ａと一体回転するように構成されている。

【００２４】モータ２４は、直径６２ｍｍの円柱形状を
なしており、カラーホイール２３の裏面側に配置されて
いる。モータ２４の回転軸２４ａは、直径４４ｍｍの円
柱形状をなしており、カラーホイール２３の裏面側から
表面側に貫通するとともに、カラーホイール２３に固定
されている。このため、モータ２４を駆動してカラーホ
イール２３をＳ方向に回転させることにより、光源２１
からの白色光が照射される領域は、赤色反射領域２３
ｒ、青色反射領域２３ｂ、緑色反射領域２３ｇの順に繰
り返し変化する。

【００２５】偏光ビームスプリッタ２６は、Ｐ偏光の光
を透過するとともに、Ｓ偏光の光を界面２６ａにて反射
するように構成されている。

【００２６】液晶パネル２７は、入射されるＰ偏光の光
のうち、画像情報に基づき白となる領域（透過領域）に
照射される光の偏光軸を９０度回転して反射するもので
あり、液晶としては強誘電性液晶を使用している。

【００２７】このような構成の投写型カラー表示装置２
の光学的な作用について、以下に説明する。尚、以下で
は、光源２１から出射された白色光が、カラーホイール
２３の赤色反射領域２３ｒに照射されている場合につい
て説明する。

【００２８】光源２１から出射された白色光は、コンデ
ンサレンズ２２にて集光されて、図２及び図３（ａ）に
示すように、カラーホイール２３の赤色反射領域２３ｒ
上に楕円形状のスポットＰ０を形成する。この楕円スポ
ットＰ０は、コンデンサレンズ２２の光軸に対してカラ
ーホイール２３が傾斜する方向に長軸が形成されるた
め、この長軸が赤色反射領域２３ｒの幅である２０ｍｍ
より小さい範囲において、色分離される。

【００２９】ここで、先の従来技術において説明した直
径１１ｍｍの円形スポットＰ１（図６参照）と比較する
ため、この楕円スポットＰ０を円形のスポットに対応さ
せると直径略１４ｍｍとなり、色分離可能なスポット径
が大きくなり、光の利用効率が向上していることがわか
る。

【００３０】そして、カラーホイール２３の赤色反射領
域２３ｒにて反射された赤色光は、コリメータレンズ２
５にて平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ２
６に照射される。偏光ビームスプリッタ２６に入射され
た赤色光は、Ｐ偏光成分が透過して液晶パネル２７に照
射され、Ｓ偏光成分が界面２６ａにて図示下方に向けて
反射されて、不要光となる。液晶パネル２７に照射され
た色光のＰ偏光成分は、画像情報に基づき白となる領域
（透過領域）に照射された光だけが、偏光軸を９０度回
転したＳ偏光の光となって反射されて、再び偏光ビーム
スプリッタ２６に照射される。偏光ビームスプリッタ２
６に照射されたＳ偏光の映像光は、界面２６ａにて反射
され図示上方に向けて反射された後、投写レンズ２８か
ら所定の倍率で拡大投写される。

【００３１】そして、投写レンズ２８から拡大投写され
た映像光は、図１に示すように、反射ミラー３にて反射
された後、スクリーン４に照射されてそこに映像が表示
される。

【００３２】このように、本実施の形態によれば、色分
離のためのカラーホイール２３を反射型にするととも
に、各反射領域２３ｒ、２３ｇ、２３ｂを、モータ２４
が配置されている側とは反対側の面に形成しているた
め、カラーホイール２３の径を大きくすることなく各反
射領域２３ｒ、２３ｇ、２３ｂを実質的に大きくとるこ
とが可能となる。これにより、光源２１から出射される
光の利用効率が向上し、輝度の向上を図ることが可能と
なる。

【００３３】また、カラーホイール２３を反射型とした
ことにより、カラーホイール２３に入出射させる光学系
がカラーホイール２３の反射面側に配置されるため、容
易に全ての光学系をカラーホイール２３の反射面側に配
置することが可能となる。これにより、カラーホイール
２３の裏面側には、モータ２４だけが配置されることに
なり、光学系や光路のためのスペースが不要となり、ス
ペースの有効活用を図ることが可能となる。

【００３４】尚、本実施の形態では、液晶として強誘電
液晶を使用したが、ネマチック液晶等を使用することが
できる。

【００３５】また、本実施の形態では、光源２１として
メタルハライドランプを使用したが、キセノンランプ、
ハロゲンランプ等の白色光源を使用することができる。

【００３６】また、本実施の形態で説明した投写型カラ
ー表示装置は、スクリーンの光源側から映像を観察する
フロント方式にも、スクリーンの光源と反対側から映像
を観察するリア方式にも使用することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、色分離のためのカラー
ホイールを反射型にするとともに、各反射領域を、モー
タが配置されている側とは反対側の面に形成しているた
め、カラーホイールの径を大きくすることなく各反射領
域を実質的に大きくとることが可能となる。これによ
り、光源から出射される光の利用効率が向上し、輝度の
向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における投写型カラー
表示装置を搭載したリアプロジェクタの構成を表す概略
構成図である。

【図２】 図１の投写型カラー表示装置の内部構成を表
す概略構成図である。

【図３】 図２の投写型カラー表示装置に搭載されたカ
ラーホイールの構成を表す平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）である。

【図４】 図２に示すカラーホイールの各色反射領域に
おける分光特性を表すグラフである。

【図５】 従来の投写型カラー表示装置の一構成例を表
す概略構成図である。

【図６】 図６の投写型カラー表示装置に搭載されたカ
ラーホイールの構成を表す平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）である。

【図７】 投写型カラー表示装置の動作を説明する動作
説明図である。成図である。

【符号の説明】

１ ：筐体 ２ ：投写型カラー表示装置 ２１ ：光源 ２３ ：カラーホイール ２３ｒ：赤色反射領域 ２３ｇ：緑色反射領域 ２３ｂ：青色反射領域 ２４ ：モータ ２４ａ：回転軸 ２６ ：偏光ビームスプリッタ ２７ ：液晶パネル ２８ ：投写レンズ ３ ：反射ミラー ４ ：スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA11 HA20 HA21 HA24 HA28 JA17 MA06 2H091 FA10X FA14Z FA17Z FA26Z FA41Z FD01 HA12 LA16 MA07 5G435 AA00 AA03 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD05 DD07 EE02 FF05 GG01 GG02 GG08 GG12 GG13 GG28 GG46

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤色光反射領域、緑色光反射領域及び青
   色光反射領域が表面の回転方向に沿って配置されたカラ
   ーホイールと、該カラーホイールを回転させるべくカラ
   ーホイールの裏面側に配置されたモータと、前記カラー
   ホイールの反射領域に光を照射する光源と、前記カラー
   ホイールの反射領域にて反射された反射光を光学的に変
   調する液晶パネルと、該液晶パネルにて変調された映像
   光を拡大投写する投写レンズとを備えていることを特徴
   とする投写型カラー表示装置。
2. 【請求項２】 前記光源及び前記投写レンズを含む光学
   系が全て前記カラーホイールの表面側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の投写型カラー表示装
   置。