JP2001100310A - 液晶プロジェクタのレンズユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、液晶プロジェクタの集光レンズの焦
点位置に配置されたリレーレンズにおいて、このリレー
レンズを筒状部材内に保持させるとともに、筒状部材の
光通過方向における前後端の開口部を光通過用の透明部
材で閉じ、リレーレンズを筒状部材と２枚の透明部材に
よって防塵状態で保持することにより、リレーレンズに
塵埃が付着するのを防止して投影画像の品質を向上させ
ることができる液晶プロジェクタのレンズユニットを提
供することを目的とする。 【解決手段】液晶プロジェクタ１２のリレーレンズ７６
は、所定の長さに形成された筒状部材７８内に保持され
る。また、筒状部材７８の光通過方向における前後端の
開口部７８Ａ、７８Ｂは、光通過用のガラス板８０、８
２で閉じられている。これにより、リレーレンズ７６が
筒状部材７８と２枚のガラス板８０、８２によってユニ
ット化されて防塵状態で保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液
晶パネルを透過したＲ、Ｇ、Ｂ画像光を合成してカラー
画像をスクリーンに投影する液晶プロジェクタに係り、
特に液晶プロジェクタの集光レンズの焦点位置近傍に配
置されたリレーレンズに塵埃を付着させないためのレン
ズユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−３０４７３９号公報、及び特
開平１０−１７１０４５号公報等に開示された液晶プロ
ジェクタについて、図７を参照して説明する。この液晶
プロジェクタの光源部１００から出射されたランダムな
偏光光は、レンズ板１０１によって集光されてレンズ板
１０２に導かれた後、レンズ板１０２を構成する偏光ビ
ームスプリッタアレイ１０３によってｓ偏光光とｐ偏光
光とに分離される。そして、分離されたｐ偏光光は、液
晶パネルに入射させる偏光光をｓ偏光光に統一させるた
め、λ／２位相差層１０４によってｓ偏光光に変換され
る。よって、ｓ偏光光のみが集光レンズ１０５から出射
される。

【０００３】集光レンズ１０５から出射されたｓ偏光光
の光束は、まず、青色緑色反射ダイクロイックミラー１
０６において、赤色光（Ｒ）が透過し、青色光（Ｂ）及
び緑色光（Ｇ）が反射する。赤色光（Ｒ）は、反射ミラ
ー１０７で反射され、Ｒ用液晶パネル１０８に入射す
る。また、青色光（Ｂ）及び緑色光（Ｇ）のうち、緑色
光（Ｇ）は、緑色反射ダイクロイックミラー１０９によ
って反射され、Ｇ用液晶パネル１１０に入射する。

【０００４】一方、青色光（Ｂ）は、各色光のうちで最
も長い光路長を持つので、その光路には入射側レンズ１
１１、リレーレンズ１１２、及び出射側レンズ１１３か
らなるリレーレンズ系１１４が設けられている。したが
って、青色光（Ｂ）は、緑色反射ダイクロイックミラー
１０９を透過した後、入射側レンズ１１１及び反射ミラ
ー１１５を経てリレーレンズ１１２に導かれ、このリレ
ーレンズ１１２に集束された後、反射ミラー１１６を経
て出射側レンズ１１３に導かれ、Ｂ用液晶パネル１１７
に入射する。

【０００５】Ｒ、Ｇ、Ｂ用液晶パネル１０８、１１０、
１１７は、それぞれの色光を変調し、各色に対応した映
像情報を含ませた後、この変調した色光をクロスダイク
ロイックプリズム１１８に出射する。クロスダイクロイ
ックプリズム１１８には赤色反射の誘電体多層膜１１８
Ａと青色反射の誘電体多層膜１１８Ｂとが十字状に形成
され、ここで各変調光束が合成される。合成された光束
は、投影レンズ１１９によってスクリーン１２０に投影
され、これによって、スクリーン１２０にカラー映像が
写し出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の液晶プロジェクタは、集光レンズ１０５の焦点位置
近傍に配置されたリレーレンズ１１２が、液晶プロジェ
クタ本体にそのままの状態で取り付けられているので、
リレーレンズ１１２に塵埃が付着する場合があり、この
場合には、前記塵埃がスクリーン１２０に投影されるの
で、投影画像の品質が悪化するという欠点があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、リレーレンズに塵埃が付着するのを防止して
投影画像の品質を向上させることができる液晶プロジェ
クタのレンズユニットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、光源から出射された照明光を集光する集
光レンズと、該集光レンズの焦点位置近傍に配置される
とともに前記集光された照明光を透過型液晶表示板に導
いて該透過型液晶表示板を前記照明光で照明するリレー
レンズと、前記透過型液晶表示板を透過した画像光をス
クリーンに投影する投影レンズとを備えた液晶プロジェ
クタにおいて、前記リレーレンズを保持部材内に保持さ
せるとともに、該保持部材の前後端の開口部を光通過用
の透明部材によって閉じることにより、リレーレンズを
防塵状態で保持したことを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、リレーレン
ズを保持部材内に保持するとともに、保持部材の光通過
方向における前後端の開口部を光通過用の透明部材で閉
じ、リレーレンズを保持部材と２枚の透明部材によって
防塵状態で保持したので、リレーレンズに塵埃は付着せ
ず、これにより、投影画像の品質を向上させることがで
きる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、レンズユニ
ットの透明部材に塵埃が付着しても、その塵埃がスクリ
ーンに写らない位置に透明部材が取り付けられているの
で、スクリーンには塵埃が写らず、投影画像の高品質を
維持することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る液晶プロジェクタのレンズユニットの好ましい実施の
形態を詳説する。

【００１２】図１は、本実施の形態のレンズユニット１
０が取り付けられた液晶プロジェクタ１２の構造を示す
平面図である。同図に示す液晶プロジェクタ１２は、主
として照明系１４、色光分離系１６、導光系１８、反射
ミラー２０、３枚のフィールドレンズ２２、２４、２
５、３枚のＲ、Ｇ、Ｂ用液晶パネル（透過型液晶表示
板）２６、２８、３０、クロスダイクロイックプリズム
３２、及び投影レンズ３４から構成される。

【００１３】照明系１４は、光源３６、２枚のレンズア
レイ３８、４０、偏光変換部４２、反射ミラー４４、及
び集光レンズ４６から構成されている。光源３６は、水
銀高圧ランプ４８と反射傘５０から構成されており、こ
の反射傘５０は、水銀高圧ランプ４８から出射された放
射光を略平行な光線束として出射するように凹面鏡に形
成されている。また、偏光変換部４２は、入射光を所定
の直線偏光光成分に変換する変換部である。斯かる照明
系１４によって、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の３枚の液晶パネル２
６、２８、３０がほぼ均一な明るさで照明される。

【００１４】レンズアレイ３８、４０は図２の如く、矩
形状の輪郭を有する多数の小レンズ５２、５２…がマト
リクス状に配列されて構成され、全体として略正方形の
板状に形成されている。光源３６（図１）側のレンズア
レイ３８の各小レンズ５２、５２…は、光源３６から出
射された略平行な光束を、小レンズ５２の数に対応する
数の部分光束に分割し、各部分光束をレンズアレイ４０
の近傍で集光させることができる。

【００１５】図３、図４に示す偏光変換部４２は、偏光
ビームスプリッタアレイ５４、及び選択位相差板５６か
ら構成される。偏光ビームスプリッタアレイ５４は、レ
ンズアレイ３８、４０によって分割された複数の部分光
束を２種類の直線偏光光（ｐ偏光光、ｓ偏光光）にそれ
ぞれ分離することができ、また、選択位相差板５６は、
偏光ビームスプリッタアレイ５４によって分離されたｐ
偏光光とｓ偏光光のうち、ｐ偏光光をｓ偏光光に変換す
ることができる。

【００１６】偏光ビームスプリッタアレイ５４は、断面
が平行四辺形の柱状の板ガラス５８が、交互に貼り合わ
されて構成される。また、板ガラス５８の界面には、図
３上破線で示す偏光分離膜６０と実線で示す反射膜６２
とが交互にコーティングされている。この偏光ビームス
プリッタアレイ５４は、偏光分離膜６０と反射膜６２と
が交互に配置されるように、これらの膜６０、６２が形
成された複数枚の板ガラス５８を貼り合わせ、所定の角
度（４５°）で斜めに切断することにより作られてい
る。

【００１７】偏光ビームスプリッタアレイ５４に入射し
た光は、偏光分離膜６０でｓ偏光光とｐ偏光光とに分離
される。ｓ偏光光は、偏光分離膜６０によって略垂直に
反射され、反射膜６２によってさらに略垂直に反射され
てから出射される。一方、ｐ偏光光は、偏光分離膜６０
をそのまま透過する。

【００１８】選択位相差板５６は、偏光分離膜６０を通
過するｐ偏光光の出射面部分にλ／２位相差層５６Ａが
形成され、また、反射膜６２で反射されたｓ偏光光の出
射面部分には無色透明の透明板が形成されている。した
がって、偏光分離膜６０を透過したｐ偏光光は、λ／２
位相差層５６Ａによってｓ偏光光に変換されて出射され
る。この結果、偏光変換部４２に入射したランダムな偏
光方向を有する光束は、全てｓ偏光光となって出射され
る。

【００１９】偏光変換部４２から出射されたｓ偏光光の
複数の部分光束は、反射ミラー４４で全反射されて集光
レンズ４６に入射する。なお、集光レンズ４６からの出
射光は、フィールドレンズ２２、２４、２５を通過する
ことにより、その出射光の主光線が光軸に対して平行に
なり、被照明領域である液晶パネル２６、２８、３０を
照明する。

【００２０】色光分離系１６は、２枚のダイクロイック
ミラー６４、６６を備え、集光レンズ４６で集光された
白色光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離する。

【００２１】ダイクロイックミラー６４は、集光レンズ
４６から出射された白色光束の緑色光（Ｇ）成分及び赤
色光（Ｒ）成分を透過させるとともに青色光（Ｂ）成分
を反射する。ダイクロイックミラー６４で反射された青
色光（Ｂ）は、反射ミラー２０で反射され、フィールド
レンズ２５を通過することにより略平行な光束となって
Ｂ用液晶パネル３０を照明する。

【００２２】ダイクロイックミラー６４を透過した赤色
光（Ｒ）と緑色光（Ｇ）のうち、緑色光（Ｇ）は、ダイ
クロイックミラー６６によって反射され、フィールドレ
ンズ２４を通過することにより略平行な光束となってＧ
用液晶パネル２８を照明する。一方、赤色光（Ｒ）は、
ダイクロイックミラー６６を透過した後、導光系１８を
通過して、フィールドレンズ２２に入射する。そして、
赤色光（Ｒ）は、フィールドレンズ２２を通過すること
により略平行な光束となってＲ用液晶パネル２６を照明
する。なお、フィールドレンズ２２、２４、２５の出射
面には、ぞれぞれ偏光板２３が取り付けられており、こ
の偏光板２３によって、フィールドレンズ２２、２４、
２５の出射光の角度が、液晶パネル２６、２８、３０に
入射するための入射角度に合わせられている。

【００２３】３枚の液晶パネル２６、２８、３０は、図
示しない液晶駆動部から出力された画像信号に基づき３
色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する。この画像
は、フィールドレンズ２２、２４、２５の出射光によっ
て照明され、その各透過画像光がクロスダイクロイック
プリズム３２に入射される。クロスダイクロイックプリ
ズム３２には、赤色反射の誘電体多層膜３２Ａと青色反
射の誘電体多層膜３２Ｂとが十字状に形成され、ここで
前記各画像光が合成される。合成された画像光は、投影
レンズ３４によってスクリーン６８に投影され、スクリ
ーン６８にカラー映像が写し出される。

【００２４】ところで、導光系１８は、本実施の形態の
レンズユニット１０、反射ミラー７０、中間レンズ７
２、及び反射ミラー７４から構成されている。したがっ
て、ダイクロイックミラー６６を透過した赤色光（Ｒ）
は、レンズユニット１０及び反射ミラー７０を経て中間
レンズ７２に導かれた後、反射ミラー７４を経てフィー
ルドレンズ２２に導かれ、このフィールドレンズ２２を
透過した後にＲ用液晶パネル２６を照明する。

【００２５】レンズユニット１０は、図５、図６に示す
ようにリレーレンズ７６を有し、このリレーレンズ７６
が所定の長さに形成された筒状部材（保持部材）７８内
に保持されて構成される。リレーレンズ７６は、図１に
示した集光レンズ４６の焦点位置近傍に配置され、集光
レンズ４６で集光された照明光の拡散を防止して、Ｒ用
液晶パネル２６に導くレンズである。したがって、この
リレーレンズ７６に塵埃が付着していると、その塵埃が
スクリーン６８に写るという不具合が発生する。

【００２６】そこで、本実施の形態では、筒状部材７８
の光通過方向における前後端の開口部７８Ａ、７８Ｂ
を、光通過用のガラス板８０、８２で閉じ、リレーレン
ズ７６を筒状部材７８と２枚のガラス板８０、８２によ
って防塵状態で保持させることにより前記不具合を解消
している。これにより、リレーレンズ７６に塵埃は付着
しないので、塵埃付着による前記不具合を防止すること
ができ、よって、投影画像の品質を向上させることがで
きる。

【００２７】また、本実施の形態では、リレーレンズ７
６を単品で取り扱うのではなく、筒状部材７８とガラス
板８０、８２とからなるユニットとして取り扱うことが
できるので、リレーレンズ７６の組み立て及び交換作業
が容易になり、また、組み立て及び交換作業時における
塵埃付着も防止することができる。

【００２８】一方、リレーレンズ７６に対するガラス板
８０、８２の取付位置を何も考慮せずにガラス板８０、
８２を筒状部材７８に取り付けると、即ち、ガラス板８
０、８２をリレーレンズ７６に近接して取り付けると、
ガラス板８０、８２の外表面に付着した塵埃８４がスク
リーン６８に写るという不具合が発生する。

【００２９】そこで、本実施の形態では、ガラス板８
０、８２に付着した塵埃８４がスクリーン６８にボケて
写る位置、即ち、集光レンズ４６の光束の許容錯乱円か
ら外れた位置（焦点位置Ａから距離Ｌの位置）にガラス
板８０、８２を取り付けることにより、前記不具合を解
消している。これにより、ガラス板８０、８２に塵埃８
４が付着しても、スクリーン６８には塵埃８４がはっき
りと写らない。したがって、投影画像の高品質を維持す
ることができる。

【００３０】なお、本実施の形態では、ガラス板８０、
８２で筒状部材７８を閉じたが、これに限られるもので
はなく、ガラス板８０、８２に代えて透明のプラスチッ
ク板を適用してもよい。また、ガラス板８０の表面に、
色温度変換フイルターや色補正フイルター等のフイルタ
ーをコーティングすれば、赤色光（Ｒ）のカラーバラン
スを整えることができる。

【００３１】本実施の形態では、集光レンズ４６の焦点
位置近傍に配置されるリレーレンズ７６のみをユニット
化して防塵構造としたが、光束が集光される位置に配置
されるレンズ、例えば、レンズアレイ４０やフィールド
レンズ２２、２４、２５を、リレーレンズ７６の如くユ
ニット化して防塵構造とすれば、投影画像の品質を更に
向上させることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る液晶パ
ネルのレンズユニットによれば、リレーレンズを筒状部
材内に保持するとともに、筒状部材の光通過方向におけ
る前後端の開口部を光通過用の透明部材で閉じ、リレー
レンズを筒状部材と２枚の透明部材によって防塵状態で
保持したので、リレーレンズに塵埃は付着せず、よっ
て、投影画像の品質を向上させることができる。

【００３３】また、本発明のレンズユニットによれば、
レンズユニットの透明部材に塵埃が付着しても、その塵
埃がスクリーンに写らない位置に透明部材が取り付けら
れているので、スクリーンには塵埃が写らず、よって、
投影画像の高品質を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のレンズユニットが取り付けられ
た液晶プロジェクタの構造を示す平面図

【図２】図１の液晶プロジェクタに取り付けられたレン
ズアレイを示す斜視図

【図３】図１の液晶プロジェクタに取り付けられた偏光
変換部の要部拡大断面図

【図４】図１の液晶プロジェクタに取り付けられた偏光
変換部の一部斜視図

【図５】本実施の形態のレンズユニットの外観図

【図６】図５のレンズユニットの断面図

【図７】従来の液晶プロジェクタの構造を示す平面図

【符号の説明】

１０…レンズユニット、１２…液晶プロジェクタ、１４
…照明系、１６…色光分離系、１８…導光系、２０…反
射ミラー、２２、２４、２５…フィールドレンズ、２
６、２８、３０…液晶パネル、３２…クロスダイクロイ
ックプリズム、３４…投影レンズ、４６…集光レンズ、
７６…リレーレンズ、７８…筒状部材、８０、８２…ガ
ラス板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された照明光を集光する集
   光レンズと、該集光レンズの焦点位置近傍に配置される
   とともに前記集光された照明光を透過型液晶表示板に導
   いて該透過型液晶表示板を前記照明光で照明するリレー
   レンズと、前記透過型液晶表示板を透過した画像光をス
   クリーンに投影する投影レンズとを備えた液晶プロジェ
   クタにおいて、 前記リレーレンズを保持部材内に保持させるとともに、
   該保持部材の前後端の開口部を光通過用の透明部材によ
   って閉じることにより、リレーレンズを防塵状態で保持
   したことを特徴とする液晶プロジェクタのレンズユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 前記レンズユニットの透明部材は、該透
   明部材に塵埃が付着した場合、その塵埃がスクリーンに
   写らない位置に取り付けられ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のレンズユニット。