JP2001051249A - 背面投写型表示装置の調整方法及びそれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、装置全体の小型化及び調整工程
の削減を可能とした背面投写型表示装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 この発明は、液晶パネルが搭載された投
写光学エンジンを内部に設置し、その投写光学エンジン
から投写された映像光を複数の曲面反射ミラーで構成し
た拡大投写系にて拡大してスクリーン面に投影する背面
投写型表示装置において、投写光学エンジンを装置本体
に固定し、液晶パネルを調整機構を有して投写光学エン
ジンに取付、プロジェクタ位置調整を各液晶パネル調整
機構８３で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶パネルを用
いた背面投写型表示装置に関し、特に、フォーカス等の
調整が容易に行える調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、背面投写型のフロントプロジェ
クタ形式の三板（Ｒ，Ｇ，Ｂ）式の光学エンジン６０を
示した斜視図、図１０は同平面図である。ランプ（ハロ
ゲンランプ又はメタルハライドランプ）６２ａから出射
した光は、集光リフレクタ６１にて反射され、ＵＶ／Ｉ
Ｒフィルタ６３にて紫外線及び赤外線を除去されて光源
装置６２から出射し、ダイクロイックミラー５１に入射
する。このダイクロイックミラー５１は、赤色光（Ｒ）
を透過し、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）を反射する。ダ
イクロイックミラー５１で分離された赤色光は、全反射
ミラー５２で反射されて赤色の映像を表示する赤色用液
晶パネル５３に与えられる。赤色光は、この液晶パネル
５３で透過率を変化させられて通過した後、光合成手段
としてのダイクロイックプリズム５４に与えられる。

【０００３】一方、ダイクロイックミラー５１で反射さ
れた緑色光と青色光はダイクロイックミラー５５に与え
られる。このダイクロイックミラー５５は、緑色光
（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する。ダイクロイ
ックミラー５５で分離された緑色光は、緑色の映像を表
示する緑色用液晶パネル５６に与えられる。緑色光は、
この液晶パネル５６で透過率を変化させられて通過した
後、ダイクロイックプリズム５４に与えられる。

【０００４】また、ダイクロイックミラー５５を透過し
た青色光は、全反射ミラー５７，５８で反射されて青色
の映像を表示する青色用液晶パネル５９に与えられる。
青色光は、この液晶パネル５９で透過率を変化させられ
て通過した後、ダイクロイックプリズム５４に与えられ
る。

【０００５】ダイクロイックプリズム５４に入射した各
色光は、合成され、カラー映像光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）として
出射される。そして、投写されたカラー映像光は、投写
レンズ６４に入射する。

【０００６】投写レンズ６４を出射したカラー映像光
は、図１１に示しているように、ミラー７１及びミラー
７２にて反射され、スクリーン７３上に投影される。

【０００７】前述した液晶パネル５３，５６，５９につ
いては、フォーカス調整のための機構が設けられてお
り、液晶パネル５３，５９に対しては更にＣＧ調整（緑
色用の液晶パネル５６の画素に対して液晶パネル５３，
５９の画素を合わせる調整）のための調整機構が設けら
れる。この調整のための機構７１，７２，７３を介し
て、各液晶パネル５３，５６，５９が光学エンジン６０
の底板６０ａに固定されている。

【０００８】従来の投写レンズを用いたリアプロジェク
タの調整手順について説明する。

【０００９】まず、液晶パネルと５３，５６，５９と投
写レンズ６４の相対位置の調整を行い。そして、図９及
び図１０に示すフロント投写エンジン６０の調整を完成
させる。次に、図１３に示すように、フロントプロジェ
クタ投写用の仮スクリーン８１を設け、このスクリーン
８１に映像光８０を投影し、スクリーン８１とレンズ６
４を基準に液晶パネル５３，５６，５９の位置を調整し
ている。

【００１０】その調整における詳細は、まず基準パネル
である図９のＧ液晶パネル５６をＧ液晶パネル拡大調整
板７２を使用して光軸方向に対するあおり調整を行い、
画面全体でのフォーカス特性を確保するものである。

【００１１】次に、調整の終わったＧ液晶パネル５６を
基準として、Ｒ液晶パネル５３とＢ液晶パネル５９をＲ
液晶パネル調整機構７１と液晶パネル調整機構７３を使
用して光軸方向に対し前後上下左右方向のあおり調整を
行う。即ち、図８に示すように、コンバージェンス調整
で行うクロスハッチ信号ラインをＲＧＢ三色の画面位
置、フォーカス特性を確保するものである。図８におい
て、４１はＧ液晶パネル５６のクロスハッチ信号ライ
ン、４２はＲ液晶パネル５３またはＢ液晶パネル５９の
クロスハッチ信号ライン

【００１２】以上のようにして、フロントプロジェクタ
としての光学エンジン６０の調整が終了した後は、フロ
ントタイプの光学エンジン６０を図１１に示すようなリ
アプロジェクタ７０内に位置し、フロントプロジェクタ
調整時に行った仮フォーカス特性を確保する。その調整
手法の詳細は、まず、光学エンジン６０を投写光軸方向
に対して、図１２のようなプロジェクタ位置調整ステー
ジ７５を使用して、前後上下左右およびあおり方向の調
整を行い、併せて背面ミラー７２の角度調整も行ってい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の投写レンズを用
いた反面投写型表示装置では、投写レンズを用いるため
以下の課題が発生しており、従来技術で説明したレンズ
と液晶パネルとの相対位置を調整するため光学エンジン
での調整が必要となる。 （1）投写レンズは、構成するレンズエレメントが多く
併せて口径が小さいため、レンズのチルト、ディセンタ
ーが投写レンズ全体の性能に与える影響が大きい。 （2）投写レンズは、その中央に光を通過する開口部を
有するため構成するレンズエレメントにＸＹＺ各方向の
移動・チルトの調整機構を設けると複雑な構成となる。 以上の２点から光学エンジンとスクリーン、背面ミラー
の位置を調整する機構が必要となる。

【００１４】この発明は、背面投写型表示装置の内部に
配置される光学エンジンからの投写方式において、内部
エンジン位置調整機構を除去しエンジン本体側にそれに
代わる調整機構を設け、装置全体の小型化及び調整工程
の削減を可能とした構成を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶パネル
が搭載された投写光学エンジンを内部に設置し、その投
写光学エンジンから投写された映像光を複数の曲面反射
ミラーで構成した拡大投写系にて拡大してスクリーン面
に投影する背面投写型表示装置において、投写光学エン
ジンを装置本体に固定し、前記液晶パネルを調整機構を
有して投写光学エンジンに取付け、投写位置調整を各液
晶パネルの調整機構で行うことを特徴とする。

【００１６】前記曲面反射ミラーの背面にＸＹＺ方向に
調整可能な保持機構を設けるように構成するとよい。

【００１７】また、この発明は、液晶パネルが搭載され
た投写光学エンジンを内部に設置し、その投写光学エン
ジンから投写された映像光を複数の曲面反射ミラーで構
成した拡大投写系にて拡大してスクリーン面に投影する
背面投写型表示装置において、前記液晶パネルのすべて
が調整機構を有して投写光学エンジンに取付られ、且つ
前記曲面反射ミラーの背面にＸＹＺ方向に調整可能な保
持機構を備え、前記投写光学エンジンを装置本体に固定
して、投写位置調整を各液晶パネルの調整機構で行うこ
とを特徴とする。

【００１８】上記したように、この発明は、背面投写型
表示装置の内部に配置される光学エンジンからの投写方
式であり、複数の曲面反射ミラーからなる拡大投写系を
介して投写する構成において、内部光学エンジン自体の
位置調整機構を除去しエンジン本体側にそれに代わる調
整機構を設け、装置全体の小型化及び調整工程の削減を
可能とした構成を提供する。この結果、投写レンズに比
べエレメントのチルト、ディセンターの全体の性能に与
える影響が少なくまた調整が簡単にできる調整機構を設
けられる投写光学系を用いれば、投写光学系と液晶パネ
ルの相対位置を調整するフロント投写ユニットが不要と
なるため、リアプロジェクタに搭載した後の調整は不要
となる。

【００１９】また、投写レンズに対して曲面反射ミラー
を組み合わせた光学系では以下の特徴がある。 （１）非球面ミラー投写系は、投写光学系の全長が大き
く、構成エレメントが少なく、エレメントの大きさが大
きい。このため、レンズのチルト、ディセンターの投写
光学系全体の性能に与える影響が小さい。 （２）ミラー投写系では、ミラーの背面全面に保持機構
を設けられるためＸＹＺ方向の移動・チルト調整機構を
簡便な構成で設けることが可能であり、また位置調整も
容易である。

【００２０】このように、背面投写型表示装置の内部に
配置される光学エンジンからの投写方式において、複数
の曲面反射ミラーからなる拡大投写系を介して投写する
構成において、装置全体の小型化及び調整工程の削減を
可能とした構成が提供できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について図
面を参照して説明する。

【００２２】図１は、この発明にかかる背面投写型映像
表示装置の第１の実施の形態における概略構成を示す側
面図、図２は、同上面図である。

【００２３】この発明の第１の実施の形態は、図１及び
図２に示すように構成されている。この背面投写型表示
装置は、筺体１内に配置された映像投写光学エンジン
２、この投写光学エンジン２からの映像光を反射させ、
拡大投写光学系を構成する３つの曲面反射ミラー３、
４、５、平面反射ミラー６及び透過型の拡散スクリーン
７により構成されている。

【００２４】図３は、この発明に用いられる三板（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）式の映像投写装置２を示した平面図である。こ
の映像投写装置２は、ランプ（ハロゲンランプ又はメタ
ルハライドランプ）１０から出射された不定偏光の光
は、集光リフレクタ１１にて反射され、ＵＶ／ＩＲフィ
ルタ１２にて紫外線及び赤外線を除去されて光源装置か
ら出射し、第１のインテグレータ１３及び第２のインテ
グレータ１４、ＰＢＳレンズアレイ１５及びλ／２位相
差板を通過し、Ｓ偏光光となり、コンデンサレンズ系１
６を経てダイクロイックミラー２１に入射する。このダ
イクロイックミラー２１は、赤色光（Ｒ）を透過し、緑
色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）を反射する。ダイクロイック
ミラー２１で分離された赤色光は、全反射ミラー２２で
反射されて赤色の映像を表示する赤色用液晶パネル２３
に与えられる。赤色光は、この液晶パネル２３で透過率
を変化させられて通過した後、光合成手段としてのダイ
クロイックプリズム２４に与えられる。

【００２５】一方、ダイクロイックミラー２１で反射さ
れた緑色光と青色光はダイクロイックミラー２５に与え
られる。このダイクロイックミラー２５は、緑色光
（Ｇ）を反射し、青色光（Ｂ）を透過する。ダイクロイ
ックミラー２５で分離された緑色光は、緑色の映像を表
示する緑色用液晶パネル２６に与えられる。緑色光は、
この液晶パネル２６で透過率を変化させられて通過した
後、ダイクロイックプリズム２４に与えられる。

【００２６】また、ダイクロイックミラー２５を透過し
た青色光は、全反射ミラー２７，２８で反射されて青色
の映像を表示する青色用液晶パネル２９に与えられる。
青色光は、この液晶パネル２９で透過率を変化させられ
て通過した後、ダイクロイックプリズム２４に与えられ
る。

【００２７】ダイクロイックプリズム２４に入射した各
色光は、合成され、カラー映像光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）として
出射される。そして、出射されたカラー映像光は第１の
曲面反射ミラー３へ案内し入射させる構成になってい
る。第１の曲面反射ミラー３に入射した映像光は、第２
の曲面反射ミラー４へ反射される。第２の曲面反射ミラ
ー４から第３の曲面反射ミラー６、平面反射ミラー７を
経て拡散スクリーン８へ結像される

【００２８】このとき使用される第１から第３の曲面反
射ミラー３，４，５の形状は、スクリーン７上に投写さ
れる映像のサイズや曲面反射ミラーの枚数などで設計仕
様を決定する。また、一般的なフロント型光学エンジン
で透過型投写レンズを使用し映像を拡大投写した場合、
上述した図１１に示すように、平面反射ミラー７２の設
置角度は光軸中心がスクリーン７３に直角に入射される
ように角度調整される。しかし、この発明の曲面反射ミ
ラーを使用した投写方式では図１に示すように、反射ミ
ラー６がスクリーン７と平行に設置している。これは、
この発明用に投写光を絞った特殊照明系と曲面反射ミラ
ー設計にて焦点深度を深く設定したことによるものであ
り、スクリーン７に対し映像をある程度斜めに投影して
も投影された映像の画素のフォーカスは均一性を保つこ
とができ、従来の背面投写型表示装置のように装置奥行
きの厚みを決定していた反射ミラー部の取り付けを薄く
することが可能となる。

【００２９】曲面反射ミラーの設置においては、各々の
曲面反射ミラー自体がレンズであり、いわゆる透過型投
写レンズの中に格納されている個々のレンズエレメント
と同様の作用を有するものである。しかし、投写レンズ
のように１０枚前後の多いレンズエレメントを必要とせ
ず、この実施の形態の場合、投写レンズのエレメントに
相当する曲面反射ミラーの枚数を３枚とすることができ
た。また、曲面反射ミラーを使用した場合、投写光学系
の全長を大きく設計できるとともに構成されるエレメン
トの大きさも大きくできることからレンズのチルト、デ
ィセンターの投写光学系全体の性能に与える影響を小さ
くでき、これより従来から反射ミラー等で使用していた
調整機構を簡略化することで部品の低コスト化にも貢献
できる。

【００３０】曲面反射ミラーの設置においては、各々の
曲面反射ミラー自体がレンズであり、いわゆる透過型投
写レンズの中に格納されている個々のレンズエレメント
と同様の精度が求められるため、精度良い曲面加工精度
と設置が必要である。この発明の装置においては各曲面
反射ミラーの加工精度は非球面の公式で表される設計基
準面に対してサブμｍの加工精度が求められ、また、取
付精度においては設計値の±１００μｍほどの取付許容
範囲内に収まる精度が必要とされた。これより各曲面反
射ミラーとフロントプロジェクタ型の光学エンジン２を
設計時に割り出した所定の取付部に取り付けるだけでス
クリーン７面における映像の画素のフォーカスが良好な
ものを得られる結果となる。このため、従来の図１２の
プロジェクタ位置調整機構７５のようなプロジェクタ位
置を大きく移動させるための機構は不要となる。従っ
て、光学エンジン２を装置本体に直接固定することがで
きる。

【００３１】各調整は、光学エンジン２内部の液晶パネ
ル２３，２６、２９に液晶パネル調整機構８３をそれぞ
れ設けたものである。これら調整機構を用いて、各液晶
パネルを微量の移動調整ができる構造としたことで、十
分な投写映像調整を可能としている。

【００３２】これによりプロジェクタ位置調整装置など
の機構を排除したことにより装置の軽量且つコンパクト
化を達成できる。

【００３３】ところで、Ｇ液晶パネル２６は一般的なプ
ロジェクタでは、基準パネルとして扱われ調整機構の少
ない固定式タイプが主流であるが、上述したように、プ
ロジェクタ位置調整機構を排除しているので、Ｇ液晶パ
ネル２６にも調整機構８３を設けている。

【００３４】前述したように、各液晶パネル２３，２
６，２９については、フォーカス調整のための機構及び
ＣＧ調整（緑色用の液晶パネル２６の画素に対して液晶
パネル２３，２９の画素を合わせる調整）のための調整
機構が設けられる。なお、このＣＧ調整（緑色用の液晶
パネル２６の画素に対して液晶パネル２３，２９の画素
を合わせる調整である。

【００３５】図４乃至図７は、赤色用の液晶パネル２３
についての調整機構を示した図であり、図４は斜視図、
図５は平面図、図６は緑色光の入射側から見た図、図７
は赤色光の入射側から見た図である。なお、他の液晶パ
ネル２６，２９も同様の調整機構が設けられており、同
様にして調整される。

【００３６】図中の部材８１，８２は、光学エンジン本
体の底面に固定されている。かかる部材８１，８２に
は、略凸文字状の穴８１ａ…，８２ａ…が形成されてい
る。そして、液晶パネル２３を支持する支持手段の一部
を成す支持片８３には、略凹文字状をなす切欠き８３ａ
…が形成されている。これらの穴８１ａ…と切欠き８３
ａ…、また、穴８２ａ…と切欠き８３ａ…とが重なり合
って、調整十字穴が形成される。この調整十字穴に調整
具であるマイナスドライバを挿入してこれを回動させる
ことで液晶パネル２３を煽ることができる。

【００３７】また、ＣＧ調整ねじ８４ａ…を回すことに
より、液晶パネル２３をその面内で上下、左右に移動さ
せ、また回転させることでできるようになっている。具
体的には、前記の支持片８３には、第１，第２，第３Ｃ
Ｇ調整板８４ｂ，８４ｃ，８４ｄがこの順に連結されて
いる。液晶パネル２３は、最も外側の第３ＣＧ調整板８
４ｄに固定されている。第３ＣＧ調整板８４ｄは第２Ｃ
Ｇ調整板８４ｃに対して例えば面内回転可能に設けられ
る。第２ＣＧ調整板８４ｃは第１ＣＧ調整板８４ｂに対
して例えば上下方向に移動可能に設けられる。第１ＣＧ
調整板８４ｂは支持片８３に対して左右方向に移動可能
に設けられる。そして、ＣＧ調整ねじ８４ａ…を回すこ
とにより、前記３枚の板を上下移動、左右移動、及び回
転させることができ、これによって液晶パネル２３のＣ
Ｇ調整が行われる。

【００３８】これより従来の背面投写型表示装置におけ
る調整手順であった１）フロントプロジェクタ内の液晶
パネルコンバージェンス調整、２）レンズ取付調整
（１）と並行して行う）、３）フロントプロジェクタ位
置調整、４）反射ミラーあおり調整といった４工程の作
業がこの発明の背面投写型表示装置によると１）フロン
トプロジェクタ取付、２）反射ミラー（曲面+平板）取
付、３）フロントプロジェクター内の液晶コンバージェ
ンス調整と３工程に軽減することができた。

【００３９】また、光学エンジン内の調整機構の調整の
みで全体の調整が行えるため、調整機構の簡略化に伴
い、調整機構を超音波モータなどを用いて、電気的に調
整可能なように調整機構を容易に変更できる。

【００４０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
複数枚の曲面反射ミラーを使った反射ミラーによる拡大
投写方式と光学エンジン内の各液晶パネルにコンバージ
ェンス調整機構を設けることで、装置組立時の調整作業
を容易化でき、且つ構成部品の削減、軽量化を可能とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る背面投写型表示装置の概略構成
を示す側面図である。

【図２】この発明に用いられる三板式の光学エンジンを
示した斜視図である。

【図３】この発明に用いられる三板式の光学エンジンを
示した平面図である。

【図４】この発明の調整機構を示した斜視図である。

【図５】この発明の調整機構を示した平面図である。

【図６】この発明の調整機構を緑色光の入射側から見た
図である。

【図７】この発明の調整機構を赤色光の入射側から見た
図である。

【図８】コンバージェンス調整のクロスハッチ信号ライ
ンと調整方向を示す模式図である。

【図９】背面投写型のフロントプロジェクタ形式の三板
式の光学エンジンを示した斜視図である。

【図１０】背面投写型のフロントプロジェクタ形式の三
板式の光学エンジンを示した平面図である。

【図１１】従来の背面投写型表示装置の全体構成を示す
側面図である。

【図１２】従来の背面投写型表示装置内に使用されてい
たプロジェクタ位置調整機構を示す斜視図である。

【図１３】従来の背面投写型表示装置内に設置されてい
るプロジェクタの各液晶パネルと液晶パネル調整方法を
示す模式図である。

【符号の説明】

２ 投写光学エンジン ３ 曲面反射ミラー ４ 曲面反射ミラー ５ 曲面反射ミラー ６ 背面ミラー ７ 拡散スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルが搭載された投写光学エンジ
   ンを内部に設置し、その投写光学エンジンから投写され
   た映像光を複数の曲面反射ミラーで構成した拡大投写系
   にて拡大してスクリーン面に投影する背面投写型表示装
   置において、投写光学エンジンを装置本体に固定し、前
   記液晶パネルを調整機構を有して投写光学エンジンに取
   付け、投写位置調整を各液晶パネルの調整機構で行うこ
   とを特徴とする背面投写型表示装置の調整方法。
2. 【請求項２】 前記曲面反射ミラー背面にＸＹＺ方向に
   調整可能な保持機構を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の背面投写型表示装置。
3. 【請求項３】 液晶パネルが搭載された投写光学エンジ
   ンを内部に設置し、その投写光学エンジンから投写され
   た映像光を複数の曲面反射ミラーで構成した拡大投写系
   にて拡大してスクリーン面に投影する背面投写型表示装
   置において、前記液晶パネルのすべてが調整機構を有し
   て投写光学エンジンに取付られ、且つ前記曲面反射ミラ
   ーの背面にＸＹＺ方向に調整可能な保持機構を備え、前
   記投写光学エンジンを装置本体に固定して、投写調整を
   各液晶パネルの調整機構で行うことを特徴とする背面投
   写型表示装置。