JP2003075911A - 光源切換え方式による液晶プロジェクタ - Google Patents

光源切換え方式による液晶プロジェクタ

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JP2003075911A
JP2003075911A JP2001268630A JP2001268630A JP2003075911A JP 2003075911 A JP2003075911 A JP 2003075911A JP 2001268630 A JP2001268630 A JP 2001268630A JP 2001268630 A JP2001268630 A JP 2001268630A JP 2003075911 A JP2003075911 A JP 2003075911A
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liquid crystal
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crystal projector
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Naoki Ebisu
直紀 蝦子
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ交換時期を延ばすと共に、再点灯時
の待ち時間が不要で、モード切変えに伴う投射画像の異
和感を低減する。 【解決手段】 光源ランプ1aと光源ランプ1aから
出射された光線をインテグレータレンズ1bで集光し偏
光変換素子1cで1種類の偏光波を生成し、この偏光波
をコンデンサレンズ1dで所要の光路に収束させる照明
光学系1eとを備えた光源部1と、前記照明光学系1e
によって集光された偏光波の照明光を入力し光変調して
画像光を出力する液晶パネル2aを備えた光変調部2
と、液晶パネル2aから出力する変調された画像光を拡
大投影する投射レンズ3とを備えた液晶プロジェクタに
おいて、光源部1の次段に光源切換え手段5を配設する
と共に、光源ランプ6a、照明光学系6e等とでなる第
二光源部6を、光源切換え手段5に隣接させて互いの光
軸を直交するように配設している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光源を備え
それらを切換え使用することにより、ランプ交換時期を
延ばすようにした液晶プロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の液晶プロジェクタの構成
例を説明するブロック図である。図5に示すように、従
来、光源部1から出力された照明光を、光変調部2、例
えば、透過型の液晶パネルを使用して光変調して画像光
を形成し、投射レンズ3によりこの画像光(白黒)を、
図示しないスクリーンなどに投射する単板式の液晶プロ
ジェクタが知られている。また、前記光変調部2の前後
に光分離部4aと、光合成部4bを備えることにより、
例えば、RGB各色光毎に対応した3枚の液晶パネル2
aによって光変調を行い、この光変調によって形成され
た各色の画像光を光合成部4bで合成することによって
カラー画像を形成する3板式の液晶プロジェクタは、良
好なカラー画像を出力することができる。つまり従来の
単板式又は3板式の液晶プロジェクタは図5に示すよう
に、通常1つの光源部1を備えていて、この光源部1が
出力した照明光に基づき画像光を形成している。
【0003】ところで、図5に示すように、このような
液晶プロジェクタにおいて、光源部1の光源ランプ1a
はメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等が使用され
て、これらのランプ寿命は1,000〜2,000時間
程度と比較的に短い。一方、液晶プロジェクタの液晶パ
ネル2aの寿命はランプの10倍程度であるので、通常
は液晶プロジェクタの耐用年数以内に数度のランプ交換
が発生する。
【0004】そのため、背面投射型のテレビに応用され
た液晶プロジェクタでは、メンテナンスフリーのCRT
テレビに比べて、ほぼ1年に1回程度の光源ランプ1a
の交換が必要であり、この光源ランプ1aの交換自体が
煩わしいという問題であった。また、天吊り型の液晶プ
ロジェクタや、狭い場所に設置されている液晶プロジェ
クタでは、光源ランプ1aの交換作業がし辛いという問
題があった。さらに、光源ランプ1aは放電灯であるこ
とから、一旦消灯して直ぐに点灯したい場合、再点灯に
は、例えば、2分程度の、待ち時間がかかる問題があっ
た。
【0005】また、2つの光源ランプを備えこれらを切
換えて使用する従来例として、特開2001−2285
38号が公知である。この公知例の要部構成は、2つの
光源ランプと、ランプ毎に設けたランプの出射光をほぼ
平行光線にして前方へ反射するリフレクターと、光軸上
に設けた回動可能なミラーと、次段に設けたインテグレ
ータレンズ、偏光変換素子(PBS)でなる照明光学系
を備える。前記ミラーを回転させ光軸に45度傾斜した
第一位置と、この第一位置と直交する第二位置とを選択
する方法でランプの切換え動作を行う。しかし、この従
来例は実施上で以下の問題がある。光源ランプの出力
光の有効利用が難しい。即ち、放物面鏡のリフレクター
から次段のインテグレータレンズまでの距離が大きいた
めリフレクターで反射した光が拡散してしまいインテグ
レータレンズへ効率良く入射できない。偏光変換の効
率を高めることが難しい。即ち、このミラーは回動でき
るものであり、このミラーを回転させ光軸に45度傾斜
させる場合、回転式であるために固定式に比べて正確に
45度の角度で固定させることが困難である。そのた
め、反射光が光軸に完全に平行とならないので次段の偏
光変換素子(PBS)での偏光変換効率が悪化する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、ランプ交換時期を延ばすと共に、
再点灯時の待ち時間が不要の光源切換え方式による液晶
プロジェクタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、下記の手段による構成とした。
【0008】光源とこの光源から出射された光線を所要
の光路に収束させる照明光学系とを備えた光源部と、前
記照明光学系によって集光された光線を光変調する液晶
パネルを備えた光変調部と、前記液晶パネルによって変
調された光線を拡大投影する投射レンズとを備えた液晶
プロジェクタにおいて、前記光源部の次段に光源切換え
手段を配設すると共に、第二光源部を前記光源切換え手
段に隣接させて互いの光軸が直交するように配設した。
【0009】また、上記光源切換え手段を、偏光ビーム
スプリッタと次段に設けた液晶パネルとで構成した。
【0010】また、上記光源切換え手段を、偏光ビーム
スプリッタと次段に設けた位相差フィルムとで構成し
た。
【0011】また、上記光源切換え手段を、偏光ビーム
スプリッタと次段に設けた位相差板とで構成した。
【0012】また、上記光源切換え手段を、反射型の偏
光板と次段に設けた液晶パネルとで構成した。
【0013】また、上記光源切換え手段を、反射型の偏
光板と次段に設けた位相差フィルム又は位相差板とで構
成した。
【0014】また、上記光源部及び第二光源部を交互に
点灯させるようにした。
【0015】また、上記光源部の光源毎に、相応のγ補
正テーブルを設け、光源切換え時にこのγ補正テーブル
に基づき液晶パネルの透過率を制御してなる。
【0016】また、上記光変調部の前段にカラースイッ
チを配設し、このカラースイッチの透過率を制御してな
る。
【0017】また、光源とこの光源から出射された光線
を所要の光路に収束させる照明光学系とを備えた光源部
と、前記照明光学系によって集光された光線を光変調す
る液晶パネルを備えた光変調部と、前記液晶パネルによ
って変調された光線を拡大投影する投射レンズとを備え
た液晶プロジェクタにおいて、前記光源部の次段に第一
光源切換え手段を配設すると共に、この第一光源切換え
手段の次段に第二光源切換え手段を配設し、第二光源部
を前記第一光源切換え手段に隣接させて互いの光軸が直
交するように配設すると共に、第三光源部を前記第二光
源切換え手段に隣接させて互いの光軸が直交するように
配設した。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明によ
る光源切換え方式による液晶プロジェクタを詳細に説明
する。図1は、本発明による光源切換え方式による液晶
プロジェクタの一実施例の構成例を説明するブロック図
である。尚、図5の従来例と同じ個所は同一符号を附し
重複説明を省略する。
【0019】本発明による光源切換え方式による液晶プ
ロジェクタは、光源ランプ1aと、この光源ランプ1a
から出射された光線を一方方向に照射するリフレクター
1fと、このリフレクター1fが照射した光線をインテ
グレータレンズ1bで集光し偏光変換素子1cで1種類
の偏光波、例えば、P偏光波(P波)を生成しこの偏光
波をコンデンサレンズ1dで所要の光路に収束させる照
明光学系1eとを備えた光源部1と、前記光源部1の次
段に設けたP波が入力した場合このP波と同じ光軸方向
に変換したS波を出力しS波が入力した場合このS波を
全反射し光軸を90度曲げて出力する機能を備えた光源
切換え手段5と、この光源切換え手段5に隣接させて互
いの光軸を直交するように配設している光源ランプ6
a、リフレクター6f及び照明光学系6eとでなり、例
えば、S偏光波(S波)を出力する第二光源部6と、前
記光源切換え手段5が切換え出力する光源部1又は第二
光源部6からのS波の照明光を入力し光変調して画像光
を出力する液晶パネル2aを備えた光変調部2と、前記
液晶パネル2aが出力する変調された画像光を拡大投影
する投射レンズ3とを順次備えている。尚、実際には前
記光源切換え手段5を、例えば、偏光ビームスプリッタ
5aと次段に設けた画素構造を必ずしも備える必要のな
い液晶パネル5bとで構成することができる。また、光
変調部2へ供給する照明光をS波として説明している
が、P波となるように光源切換え手段5の液晶パネル5
bを制御しても本発明が成立するが、以下の説明はS波
で行う。
【0020】以上の構成において、つぎに本発明による
光源切換え方式による液晶プロジェクタの動作を説明す
る。図1を参照して説明する。まず光源部1が点灯する
第一モードを考える。図示しない制御部の制御に基づき
光源部1の光源ランプ1aが点灯する。この光源ランプ
1aが出射しリフレクター1fで一方方向に照射した光
は照明光学系1eを透過してP偏光波(P波)に変換さ
れる。次段の偏光ビームスプリッタ5aはこのP波をそ
のまま透過し、液晶パネル5bを透過することにより前
記P波をS波に変換する。このS波が次段の光変調部2
の液晶パネル2aを照明する。
【0021】次に第二光源部6が点灯する第二モードを
考える。第二光源部6の光源ランプ6aが点灯する。こ
の光源ランプ6aが出射しリフレクター6fで一方方向
に照射した光は照明光学系6eを透過してS偏光波(S
波)に変換される。次段の偏光ビームスプリッタ5aは
このS波を全反射し光軸を90度曲げて出力する。次
に、このS波は、偏光方向を変えないように制御された
液晶パネル5bを透過し、次段の光変調部2の液晶パネ
ル2aを前記第一モードの時と同様にS波で照明でき
る。図示しない制御部により光源部1及び第二光源部6
を交互に点灯させるように切換え、前記第一モード及び
第二モードを繰り返すように液晶プロジェクタの光源を
制御することにより、光源部1及び第二光源部6の経時
劣化の程度をほぼ同じとすることで、モード切換え時の
スクリーンに投射した画像の輝度変化に起因した異和感
を低減できる。
【0022】一般に、光源部1、6の光源ランプ1a、
6aは輝度、色温度がランプ毎に若干異なるので、光源
部1、6毎に、相応のγ補正テーブルを用意し、第一モ
ード、第二モード切換え時に相応のγ補正テーブルに基
づき、液晶パネル2aの透過率を制御することにより、
モード切換え時のスクリーンに投射した画像の輝度変化
に起因した異和感を低減できる。また、特に3板式の液
晶プロジェクタにおいては、光変調部2の各液晶パネル
5aの前段に夫々カラースイッチ(図示せず)を配設
し、光源部1、6毎に、予め用意している相応のγ補正
テーブルに基づき前記夫々のカラースイッチの透過率を
制御して、各液晶パネル5aへ入射する照明光の輝度、
色温度を補正し、モード切換時のスクリーンに投射した
画像の輝度、色温度に起因した異和感を低減させること
ができる。
【0023】図2は、本発明による光源切換え方式によ
る液晶プロジェクタの第二実施例の構成例を説明する要
部ブロック図である。尚、図1の実施例と同じ個所は同
一符号を附し重複説明を省略する。図2に示すように、
具体的には、光源切換え手段5を、偏光ビームスプリッ
タ5aと次段に設けた位相差フィルム5cとで構成して
も、図1の実施例と同じ動作を得ることができる。即
ち、第一モードにおいて、光源ランプ1aが出射した光
は照明光学系1eを透過してP偏光波(P波)となり、
偏光ビームスプリッタ5aをP波のまま透過し、次に位
相差フィルム5cを透過することにより、前記P波がS
波に変換されて、このS波が次段の光変調部2の液晶パ
ネル2aを照明する。
【0024】また、第二モードにおいて、光源ランプ6
aが出射した光は照明光学系6eを透過してS偏光波
(S波)となり、偏光ビームスプリッタ5aで全反射し
光軸を90度曲げて進行する。次に、位相差フィルム5
cを偏光方向を変えないために移動させて取除くように
することにより、S波のままで通過し、このS波が、次
段の光変調部2の液晶パネル2aを前記第一モードの時
と同様に照明できる。
【0025】尚、第三実施例として、前記位相差フィル
ム5cに代替して図示しない位相差板5dで構成しても
同様の効果が得られる。この第三実施例では、第一モー
ドにおいて、偏光ビームスプリッタ5aをP波のまま透
過し、光軸を中心に垂直面内で位相差板5dの遅相軸を
P波偏光方向から45度回転させた状態の位相差板5d
を透過することにより、前記P波がS波に変換されて、
このS波が、次段の光変調部2の液晶パネル2aを照明
する。また、第二モードにおいて、位相差板5dをP波
偏光方向又はP波偏光と90度の方向から回転させない
状態とすることにより、この位相差板5dに入力するS
波がそのまま透過するので、このS波が前記第一モード
の時と同様に次段の光変調部2の液晶パネル2aを照明
する。
【0026】図3は、本発明による光源切換え方式によ
る液晶プロジェクタの第四実施例の構成例を説明する要
部ブロック図である。尚、図1の実施例と同じ個所は同
一符号を附し重複説明を省略する。
【0027】図3に示すように、第四実施例において光
源切換え手段5を、入射角が45度の反射型偏光板5e
と、次段に設けた液晶パネル5bとで構成しても、図1
の実施例と同じ動作を得る。即ち、第一モードにおい
て、光源ランプ1aが出射しリフレクター1fで一方方
向に照射した光は照明光学系1eを透過してP偏光波
(P波)となり、反射型偏光板5eをP波のまま透過
し、液晶パネル5bを透過することにより、前記P波が
S波に変換される。このS波が、次段の光変調部2の液
晶パネル2aを照明する。
【0028】また、第二モードにおいて、光源ランプ6
aが出射しリフレクター6fで一方方向に照射した光は
照明光学系6eを透過してS偏光波(S波)となり、反
射型偏光板5eで全反射し光軸を90度曲げて進行す
る。次ぎに、偏光方向を変えないように制御された液晶
パネル5bをS波のままで通過し、このS波により、次
段の光変調部2の液晶パネル2aを前記第一モードの時
と同様に照明できる。さらに、図示しないが、第五及び
第六実施例として、光源切換え手段5を、入射角が45
度の反射型偏光板5eと、次段に設けた位相差フィルム
5cの組み合せ、又は入射角が45度の反射型偏光板5
eと、次段に設けた位相差板5dの組み合せで構成して
も良い。これら第五及び第六実施例の動作は既に説明し
ている第二、第三実施例及び第四実施例の相応動作を組
み合わせたものであり、重複説明を省略する。
【0029】図4は、本発明による光源切換え方式によ
る液晶プロジェクタの第七実施例の構成例を説明する要
部ブロック図である。尚、図1の実施例と同じ個所は同
一符号を附し重複説明を省略する。図4に示すように、
この第七実施例は、第一実施例における第一光源切換え
手段5の次段に第二光源切換え手段7を配設すると共
に、第三光源部8を前記第二光源切換え手段7に隣接さ
せて互いの光軸を直交するように配設したものである。
第一光源切換え手段5及び第二光源切換え手段7を、例
えば、第一実施例と同じに偏光ビームスプリッタ5a、
7aと夫々次段に設けた液晶パネル5b、7bとで構成
すれば、第一実施例の場合と同様の第一モード及び第二
モードに加えて、第三光源部8が点灯する第三モードを
実現することができる。
【0030】先ず第一モードの動作について説明する。
光源ランプ1aが出射しリフレクター1fで一方方向に
照射した光は照明光学系1eを透過してP偏光波(P
波)となり、偏光ビームスプリッタ5a、偏光方向を変
えないように制御された液晶パネル5b及び偏光ビーム
スプリッタ7aをP波のまま透過し、液晶パネル7bを
透過することによりS波に変換する。このS波が図示し
ない次段の光変調部2の液晶パネル2aを照明する。
【0031】次に第二モードの動作について説明する。
第二光源部6の光源ランプ6aが点灯する。この光源ラ
ンプ6aが出射しリフレクター6fで一方方向に照射し
た光は照明光学系6eを透過してS偏光波(S波)とな
り、偏光ビームスプリッタ5aで全反射し光軸を90度
曲げて進行する。次ぎに、偏光方向を変えるように制御
された液晶パネル5bを透過することによりP波に変換
し、偏光ビームスプリッタ7aをP波のまま透過し、偏
光方向を変えるように制御された液晶パネル7bを透過
することによりS波に変換される。このS波が図示しな
い次段の光変調部2の液晶パネル2aを前記第一モード
の時と同様に照明できる。
【0032】次に、第三モードの動作について説明す
る。第三光源部8の光源ランプ8aが点灯する。この光
源ランプ8aが出射しリフレクター8fで一方方向に照
射した光は照明光学系8eを透過してS偏光波(S波)
となり、偏光ビームスプリッタ7aで全反射し光軸を9
0度曲げて進行する。次ぎに、偏光方向を変えないよう
に制御された液晶パネル7bをS波のまま透過し、この
S波が図示しない次段の光変調部2の液晶パネル2aを
前記第一モードの時と同様に照明できる。上述した通
り、本発明による光源切換え方式による液晶プロジェク
タの第七実施例は、上述の第一モード、第二モード及び
第三モードを切り換えて選択してランプ交換時期を約3
倍に延ばすことができる。尚、第三光源部8を第二光源
切換え手段7から図示した距離dだけ遠ざける配置とす
ることで、光源部1、第二光源部6及び第三光源部8か
ら図示しない次段の光変調部2の液晶パネル2aまでの
各光路長を等しくすることができる。従って、光路長の
差異に起因する光源毎の照明光の輝度差を無くすように
できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源ランプを交互に点灯する方法により、ランプ交換時
期を延ばすと共に、再点灯時の待ち時間が不要で、モー
ド切換えに伴う投射画像の異和感を低減した光源切換え
方式による液晶プロジェクタを提供し、また、1つの光
源ランプを寿命終了まで使用し次ぎに他の光源ランプに
切換える方法により全体としてのランプ交換時期を延ば
した光源切換え方式による液晶プロジェクタを提供す
る。従って、液晶プロジェクタを用いた背面投射型のテ
レビでも2〜3年に1回程度の光源ランプの交換で済む
ので、従来よりも実用性を高めることができる。また、
天吊り型の液晶プロジェクタや、狭い場所に設置されて
いる液晶プロジェクタでも、光源ランプの交換作業が減
少できるのでメンテナンスコスト削減に寄与できる。さ
らに、光源ランプを交互に点灯する方法による液晶プロ
ジェクタを再点灯する場合も、待ち時間が無く投射でき
ると共に、γ補正テーブルを用意することによりモード
切変え時の投射画像の輝度変化及び色変化に起因した異
和感を低減できる。
【0034】また、本発明は従来例に記した公知例(特
開2001−228538号)と比較して、光源ラン
プの出力光を充分に有効利用できる。偏光変換の効率
が充分に高いという特徴を備える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光源切換え方式による液晶プロジ
ェクタの一実施例の構成例を説明するブロック図であ
る。
【図2】本発明による光源切換え方式による液晶プロジ
ェクタの第二実施例の構成例を説明する要部ブロック図
である。
【図3】本発明による光源切換え方式による液晶プロジ
ェクタの第四実施例の構成例を説明する要部ブロック図
である。
【図4】本発明による光源切換え方式による液晶プロジ
ェクタの第七実施例の構成例を説明する要部ブロック図
である。
【図5】従来の液晶プロジェクタの構成例を説明するブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 光源部 1a、6a、8a 光源ランプ 1b インテグレータレンズ 1c 偏光変換素子 1d コンデンサレンズ 1e 照明光学系 1f、6f、8f リフレクター 2 光変調部 2a、5b、7b 液晶パネル 3 投射レンズ 4a 光分離部 4b 光合成部 5 光源切換え手段 5a、7a 偏光ビームスプリッタ 6 第二光源部 6e、8e 照明光学系 7 第二光源切換え手段 8 第三光源部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 9/31 H04N 9/31 C Fターム(参考) 2H088 EA14 EA19 HA20 HA21 HA24 HA25 HA26 HA28 KA30 MA01 MA20 2H091 FA10Z FA14Z FA26X FA26Z FA28Z FA29Z FA41Z FD11 FD24 LA09 LA15 LA16 5C060 BA04 BB13 BE05 BE10 EA01 HB05 HC21 HC25 HD02 JB06

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源とこの光源から出射された光線を所
    要の光路に収束させる照明光学系とを備えた光源部と、
    前記照明光学系によって集光された光線を光変調する液
    晶パネルを備えた光変調部と、前記液晶パネルによって
    変調された光線を拡大投影する投射レンズとを備えた液
    晶プロジェクタにおいて、 前記光源部の次段に光源切換え手段を配設すると共に、
    第二光源部を前記光源切換え手段に隣接させて互いの光
    軸が直交するように配設したことを特徴とする光源切換
    え方式による液晶プロジェクタ。
  2. 【請求項2】 上記光源切換え手段を、偏光ビームスプ
    リッタと次段に設けた液晶パネルとで構成した請求項1
    記載の光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  3. 【請求項3】 上記光源切換え手段を、偏光ビームスプ
    リッタと次段に設けた位相差フィルムとで構成した請求
    項1記載の光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  4. 【請求項4】 上記光源切換え手段を、偏光ビームスプ
    リッタと次段に設けた位相差板とで構成した請求項1記
    載の光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  5. 【請求項5】 上記光源切換え手段を、反射型の偏光板
    と次段に設けた液晶パネルとで構成した請求項1記載の
    光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  6. 【請求項6】 上記光源切換え手段を、反射型の偏光板
    と次段に設けた位相差フィルム又は位相差板とで構成し
    た請求項1記載の光源切換え方式による液晶プロジェク
    タ。
  7. 【請求項7】 上記光源部及び第二光源部を交互に点灯
    させるようにした請求項1記載の光源切換え方式による
    液晶プロジェクタ。
  8. 【請求項8】 上記光源部の光源毎に、相応のγ補正テ
    ーブルを設け、光源切換え時にこのγ補正テーブルに基
    づき液晶パネルの透過率を制御してなる請求項1記載の
    光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  9. 【請求項9】 上記光変調部の前段にカラースイッチを
    配設し、このカラースイッチの透過率を制御してなる請
    求項7記載の光源切換え方式による液晶プロジェクタ。
  10. 【請求項10】 光源とこの光源から出射された光線を
    所要の光路に収束させる照明光学系とを備えた光源部
    と、前記照明光学系によって集光された光線を光変調す
    る液晶パネルを備えた光変調部と、前記液晶パネルによ
    って変調された光線を拡大投影する投射レンズとを備え
    た液晶プロジェクタにおいて、 前記光源部の次段に第一光源切換え手段を配設すると共
    に、この第一光源切換え手段の次段に第二光源切換え手
    段を配設し、第二光源部を前記第一光源切換え手段に隣
    接させて互いの光軸が直交するように配設すると共に、
    第三光源部を前記第二光源切換え手段に隣接させて互い
    の光軸が直交するように配設したことを特徴とする光源
    切換え方式による液晶プロジェクタ。
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