JP2001174908A

JP2001174908A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2001174908A
Application number: JP35938599A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kubo; 敬司久保
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】３板式液晶プロジェクタにおいて、赤・緑・
青各光束の純度を調節可能とし、ホワイトバランスの調
整を可能とする。また、光源、ダイクロイックミラー等
の光学特性にバラツキがあっても、全体としての光学特
性を一定とする。【解決手段】光源１０の光線は、全反射ミラー１５を
介した後、ダイクロイックミラー１６で透過分離された
赤成分は、赤用ウェッジ付ダイクロイックミラー１７で
不要光をカットし最終的な色決めを行った後、画像情報
を持つ赤用液晶パネル２０Ｒに入射し、変調される。そ
の後、ダイクロイックプリズム２７で反射して投射レン
ズ２８に入射する。各色用のウェッジ付ダイクロイック
ミラー１７，２１，２５をそれぞれの反射面と平行に移
動して、各ウェッジ付ダイクロイックミラー１７，２
１，２５の波長特性を調整し、各色の色純度や合成した
白色光のホワイトバランスを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型表示装置に
関し、さらに詳しくは、光源の光から特定の波長域の光
を取り出す波長選択装置を用いて各光束の純度及びホワ
イトバランス調整が可能な投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば三板式液晶プロジェクタの
ような投射型表示装置には波長選択装置が用いられてい
る。この三板式液晶プロジェクタは、光源からの白色光
束を分光手段によって赤、緑、青の三色の光束に分光
し、この三色の光束を、それぞれ赤、緑、青の画像情報
を表示する三枚の液晶パネルに入射させ、この光束を光
束合成手段および投射レンズを介して、スクリーン上に
投影し、カラー画像を得る。分光手段としては、従来ダ
イクロイックミラー、ダイクロイックプリズム等の波長
選択コートを有する光学素子が用いられてきた。このう
ち、ダイクロイックミラーは一般に光軸に対して４５°
をなすように設置され、その波長選択コートにより、反
射光と透過光を分離する。

【０００３】また、通常、フライアイレンズを用いた光
学系の場合、前記ダイクロイックミラーを光軸に対して
４５°に設置した場合には、ダイクロイックミラーの位
置により、光軸とのなす角が異なるため、それを最終的
な色決めに用いる場合は、位置によりダイクロイックミ
ラーの波長特性を変化させた構造になっている。このダ
イクロイックミラーは、その仕様によって、最終的な色
の純度、ホワイトバランスが決まってしまうために、反
射率または透過率が５０％の波長の公差として±２〜３
ｎｍの公差が要求されているが、一般的に選択波長の公
差は±５ｎｍと言われており、大量生産においては要求
公差を満足するのは非常に困難である。

【０００４】また、光源であるランプの光束量、波長特
性には大きなばらつきがあり、最終的な液晶プロジェク
タとしては、明るさ、色純度、ホワイトバランス等大き
なばらつきが出るのが実態である。ダイクロイックミラ
ーの波長特性を調整する方法としては、特開平５−３４
１２２７号公報において、光軸に対して４５°に配置し
たダイクロイックミラーとその出射後に配置したくさび
状のプリズムを用い、ダイクロイックミラーの光軸を中
心に入射角度を回動調整ができるようにし波長特性を調
整する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、ダイクロイックミラーへの入射光が光軸に対
し平行光線であり、位置により変化しない照明装置では
有効であるが、通常、三板式液晶プロジェクターでフラ
イアイを用いた光学系では、ダイクロイックミラーの位
置により、光軸とのなす角が異なるため、この方法で
は、ダイクロイックミラーの入射角度のずれにより発生
する波長特性の変化が原因で色むらが発生し、適応でき
ない。

【０００６】本発明は、そのような状況に鑑みてなされ
たもので、フライアイを用いた光学系において、ダイク
ロイックミラーの波長特性を調整できるようにすること
により、赤・緑・青各光束の純度を調整可能とし、合成
後の白のホワイトバランスの調整を可能とすることを目
的とする。また、光源、ダイクロイックミラー等、３板
式液晶プロジェクターの各構成部品の光学特性にばらつ
きがあっても、３板式液晶プロジェクター全体としての
光学特性のばらつきを減らし、ダイクロイックミラーの
波長特性の公差を緩和することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであって、その第１の技術手
段は、ランプ、該ランプの光線を集光する装置、前記ラ
ンプの光線を波長により各色に分離するダイクロイック
ミラー、液晶パネル等より構成された投射型表示装置に
おいて、前記各色用のダイクロイックミラーの内、少な
くとも１つのダイクロイックミラーは、ウェッジ付ダイ
クロイックミラーであり、該ウェッジ付ダイクロイック
ミラーを光軸との角度を保ったまま、反射面と平行に移
動する移動調整手段を具備することを特徴とする。第２
の技術手段は、第１の技術手段の投射型表示装置におい
て、前記移動調整手段によりホワイトバランス調整を行
うことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
に示す実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の投
射型表示装置の実施例の構成を示す図であり、白色光源
１０より発した光線は、リフレクタ１１、フライアイ１
２，１３、コンデンサーレンズ１４、全反射ミラー１５
を介した後、ダイクロイックミラー１６で赤成分のみ透
過分離する。透過した赤成分は赤用ウェッジ付ダイクロ
イックミラー１７で不要光をカットし最終的な色決めを
行った後、コンデンサーレンズ１８Ｒを介して、画像情
報を持つ赤用液晶パネル２０Ｒに入射し、変調される。
その後、プリズム２７で反射して投射レンズ２８に入射
する。

【０００９】一方、ダイクロイックミラー１６で反射し
た光成分は、緑用ウェッジ付ダイクロイックミラー２１
で最終的な緑成分のみ反射される。この緑成分は、コン
デンサーレンズ１８Ｇを介した後、緑用液晶パネル２０
Ｇにより変調された後、プリズム２７を透過し投射レン
ズ２８に入射する。

【００１０】また、ウェッジ付ダイクロイックミラー２
１を透過した青成分光は、リレーレンズ２２、全反射ミ
ラー２３、リレーレンズ２４を介した後、青用ウェッジ
付ダイクロイックミラー２５に入射し、不要光をカット
され最終的な青成分のみリレーレンズ２６を介し、青用
液晶パネル２０Ｂに入射する。青用液晶パネル２０Ｂに
より変調された光線は、プリズム２７で反射し、投射レ
ンズ２８に入射する。投射レンズ２８に入射した各色の
画像情報を持つ光束は、互いに重ね合わされてカラー画
像となり、スクリーン上に投影される。

【００１１】本実施例のホワイトバランス調整機構で
は、以上の３板式液晶プロジェクターにおいて、各色の
ウェッジ付ダイクロイックミラー１７，２１，２５をそ
れぞれの反射面と平行方向３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに平
行移動調整可能な構造とし、前記各ウェッジ付ダイクロ
イックミラー１７，２１，２５の波長特性を調整し、各
色の色純度や合成した白色光のホワイトバランスを調整
することができる。

【００１２】ここで、各ウェッジ付ダイクロイックミラ
ー１７，２１，２５に着目すると、各液晶パネル２０
Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの中心を通る各色の光線は、ミラー
１７，２３，２５の光軸中心０にミラーの法線に４５°
で入射するのに対し、液晶パネルの端を通過する光は、
それぞれミラー１７，２２，２６のポイントＡ、ポイン
トＢに入射する。ポイントＡに入射する光線の入射角度
は４５°より大きく、また、ポイントＢに入射する光線
の入射角度は４５°より小さい。

【００１３】通常、ダイクロイックミラーは入射角度が
大きくなると波長特性が短波側にシフトし、また、入射
角度が小さくなると長波側にシフトする。この入射角度
による波長特性のシフトを打ち消すため、上記のような
構成では、ウェッジ付ダイクロイックミラー１７，２
１，２５の波長特性は光軸中心０に対し、ポイントＡで
は長波寄りに、ポイントＢでは短波寄りに設計されてい
る。

【００１４】このとき、ウェッジ付ダイクロイックミラ
ー１７，２１，２５を図示しない移動調整装置によっ
て、＋方向に移動したとき、波長特性は長波側にシフト
し、−方向に移動したとき短波側にシフトする。ここ
で、通常ウエッジ付きダイクロイックミラー１７，２
１，２５の波長特性は、それぞれ、移動軸上においてそ
の位置と透過率５０％波長は比例関係があり勾配は一定
である。そのため、ウエッジ付きダイクロイックミラー
１７，２１，２５をそれぞれの移動軸に沿って移動して
も、ＡとＢの透過率５０％波長の差は保持されるので、
色ムラは発生しない。これにより、赤光束については、
赤用ウェッジ付ダイクロイックミラー１７を＋方向に移
動することにより、赤の純度があがるとともに、赤の光
量が減るため、合成後の白はシアンに近づく。−方向に
移動することにより、赤の純度が下がるとともに、光量
は増えるため、合成後の白は赤に近づく。

【００１５】同様に、緑光束については、緑用ウェッジ
付ダイクロイックミラー２１を＋方向に移動することに
より、緑は黄色味が強くなり、合成後の白は緑、また
は、黄色味が強くなる。また、−方向に移動すると、緑
は青みが強くなり、合成後の白はマゼンダに近づく。

【００１６】同様に、青光束については、青用ウェッジ
付ダイクロイックミラー２５を＋方向に移動することに
より、青の純度が下がり、光量が増えるため、合成後の
白は、青味が強くなる。一方、−方向に移動すると、青
の純度は下がり、光量は減るため、合成後の白は、黄色
味が強くなる。

【００１７】上述のような、ウェッジ付ダイクロイック
ミラーを反射面と平行に移動することによるホワイトバ
ランス調整機構によると、赤・緑・青各光束の純度を調
整でき、且つ、合成後の白のホワイトバランスの調整が
可能となるとともに、光源、ダイクロックミラー等、３
板式液晶プロジェクターの各構成部品の光学特性にばら
つきがあっても３板式液晶プロジェクター全体での光学
特性をある程度一定に保つことができ、ばらつきを減ら
すことができる。

【００１８】なお、本実施例においては、白色光源の光
線を赤，緑，青の３色に分離する例を説明したが、要す
れば適宜の２色に分離することも考えられる。また、複
数のウェッジ付ダイクロイックミラーの内、少なくと
も、１つのダイクロイックミラーに移動調整手段を設け
て、その色の色純度を調整可能とすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は投射型表示装置のダイクロイックミラーは、ウェッジ
付ダイクロイックミラーであり、光軸との角度を保った
まま反射面と平行に移動する移動調整手段を具備した構
成であるので、赤・緑・青各光束の各色純度を調整し、
かつ、合成後の白のホワイトバランスを調整することが
可能となる。また、光源、ダイクロックミラー等、３板
式液晶プロジェクターの各構成部品の光学特性にばらつ
きがあっても３板式液晶プロジェクター全体での光学特
性をある程度一定に保つことができ、ばらつきを減らす
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の投射型表示装置の光学系を示
すである。

【符号の説明】

１０…光源、１１…リフレクター、１２，１３…フライ
アイ、１４…コンデンサーレンズ、１５，２３…全反射
ミラー、１６…ダイクロイックミラー、１７…Ｒ用ウェ
ッジ付ダイクロイックミラー、１８Ｒ…コンデンサーレ
ンズ（Ｒ用）、１８Ｇ…コンデンサーレンズ（Ｇ用）、
２０Ｒ…Ｒ用液晶パネル、２０Ｇ…Ｇ用液晶パネル、２
０Ｂ…Ｂ用液晶パネル、２１…Ｇ用ウェッジ付ダイクロ
イックミラー、２２，２４，２６…リレーレンズ、２５
…Ｂ用ウェッジ付ダイクロイックミラー、２７…プリズ
ム、２８…投射レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランプ、該ランプの光線を集光する装
置、前記ランプの光線を波長により各色に分離するダイ
クロイックミラー、液晶パネル等より構成された投射型
表示装置において、前記各色用のダイクロイックミラーの内、少なくとも１
つのダイクロイックミラーは、ウェッジ付ダイクロイッ
クミラーであり、該ウェッジ付ダイクロイックミラーを
光軸との角度を保ったまま、反射面と平行に移動する移
動調整手段を具備することを特徴とする投射型表示装
置。
【請求項２】前記移動調整手段によりホワイトバラン
ス調整を行うことを特徴とする請求項１記載の投射型表
示装置。