JP2003107397A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

投射型映像表示装置

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JP2003107397A
JP2003107397A JP2001303613A JP2001303613A JP2003107397A JP 2003107397 A JP2003107397 A JP 2003107397A JP 2001303613 A JP2001303613 A JP 2001303613A JP 2001303613 A JP2001303613 A JP 2001303613A JP 2003107397 A JP2003107397 A JP 2003107397A
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JP
Japan
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light
display device
concave mirror
image display
type image
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JP2001303613A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Furuta
喜裕 古田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化等が図れる投射型映像表示装置を提供
する。 【構成】 光源1のパラボラリフレクタ3によって反射
され出射された平行光は光軸に対して45°傾けて配置
された凹面鏡アレイ25に入射する。凹面鏡アレイ25
の各凹面鏡に入射した平行光は、インテグレータレンズ
26の各凸レンズ付近で焦点を結び、レンズ等を経て液
晶パネル31(32,33)の全面に照射される。これ
により、従来の一対のインテグレータレンズからる光学
系と同様に、光源1から出射された光に存在する部分的
な輝度ムラを平均化して画面中央と周辺部とでの光量差
が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光源から出射された
光をライトバルブにより変調して投写する投射型映像表
示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の3板式液晶プロジェクタの
光学系の一例を示した平面図である。この光学系の作用
を以下に簡単に説明する。光源1から出射された光は、
インテグレータレンズ対4、偏光変換装置5、及び集光
レンズ6を経た後、全反射ミラー7によって光路を90
°変更されて第1ダイクロイックミラー8へと導かれ
る。第1ダイクロイックミラー8を透過した赤色光は、
全反射ミラー9にて反射され更にコンデンサレンズ10
を経て液晶パネル31に導かれる。一方、第1ダイクロ
イックミラー8にて反射した光は、第2ダイクロイック
ミラー11に導かれる。第2ダイクロイックミラー11
にて反射した緑色光は、コンデンサレンズ12を経て液
晶パネル32に導かれる。また、第2ダイクロイックミ
ラー11を透過した青色光は、リレーレンズ13,1
5、全反射ミラー14,16、及びコンデンサレンズ1
7を経て液晶パネル33に導かれる。各液晶パネル3
1,32,33を経て得られた変調光(各色映像光)が
ダイクロイックプリズム18によって合成されてカラー
映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ19に
よって拡大投写され、スクリーン20上に投影表示され
る。
【0003】ここで、一般に、リフレクタ3で反射され
るランプ2の光は、ランプ自体の発光ムラやランプ2の
影、更にはリフレクタ3のランプ挿入孔や給電線の影響
により輝度ムラを持っている。インテグレータレンズ対
4は、一対のインテグレータレンズ4a,4bから構成
され、個々の凸レンズ(凸レンズの向きが光入射側か光
出射側かは問わない)が液晶パネルの全面を照射するよ
うに設計されており、光源1から出射された光に存在す
る部分的な輝度ムラを平均化して画面中央と周辺部とで
の光量差を低減するものである。インテグレータレンズ
対4の作用を図4を用いて説明する。図4ではダイクロ
イックミラー等を省略して簡潔に示している。図におい
て実線で示しているように、入射側インテグレータレン
ズ4aの中心に位置する一つの凸レンズに入射した光
は、出射側インテグレータレンズ4bの中心に位置する
凸レンズ付近で焦点を結び、コンデンサレンズ10(1
2,17)に入射した後、液晶パネル31(32,3
3)の全面に照射される。また、点線で示しているよう
に、入射側インテグレータレンズ4aの中心から離れて
位置する一つの凸レンズに入射した光は、出射側インテ
グレータレンズ4bの中心から離れて位置する凸レンズ
付近で焦点を結び、集光レンズ6によって中心方向に屈
折し、コンデンサレンズ10(12,17)に入射して
液晶パネル31(32,33)の全面に照射される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、光学系の配置構成が投射型映像表示装置
の小型化等を図る上で十分でないという不満がある。
【0005】この発明は、上記の事情に鑑み、小型化等
が可能な投射型映像表示装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の投射型映像表
示装置は、上記課題を解決するために、光源から出射さ
れた光をライトバルブにより変調して投写する投射型映
像表示装置において、前記光源から出射された光を反射
する反射光学要素として凹面鏡を複数有して成る凹面鏡
アレイを設けるとともに、各凹面鏡からの光を屈折させ
て前記ライトバルブの全面に導く凸レンズを複数有して
成るインテグレータレンズを設けたことを特徴とする。
【0007】上記の構成であれば、凹面鏡アレイは入射
側インテグレータレンズと反射ミラーの機能を兼ねるの
で、部品点数を削減できるとともに光路長の短縮化も可
能となり、小型化が図れることになる。また、凹面鏡ア
レイは反射光学系であるので熱吸収による劣化を抑制で
き、空冷ファンの空冷能力を小さくしてその小型化やフ
ァンノイズの低減も図れることになる。
【0008】前記凹面鏡アレイの個々の凹面鏡の曲率及
びサイズのうちの少なくとも一方が列方向で互いに異な
るように構成されているのがよい。また、前記インテグ
レータレンズの個々の凸レンズの曲率及びサイズのうち
の少なくとも一方が列方向で互いに異なるように構成さ
れているのがよい。
【0009】前記凹面鏡アレイと前記インテグレータレ
ンズとが概略45°で向き合って配置されているのがよ
い。また、インテグレータレンズに導かれる光のスポッ
ト形状が略楕円形状を成し、この略楕円形状の長辺方向
と前記液晶パネルの長手方向とが一致するように構成さ
れているのがよい。これにより、インテグレータレンズ
における各レンズへの集光性が向上し、光源からの光を
より有効に利用できることになる。
【0010】また、前記凹面鏡アレイの各凹面鏡の行方
向の凹面の曲率が、列方向の凹面の曲率と同じかそれよ
り大きいこととするのがよい。インテグレータレンズに
導かれる光のスポット形状が非常に偏平な楕円である場
合に、前述のごとく液晶パネルに対応した略楕円形状と
することができ、また、楕円に限らず、真円形とするこ
とも可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態の液晶
プロジェクタを図1及び図2に基づいて説明する。図1
は、この実施形態の3板式液晶プロジェクタの光学系を
示した平面図であり、図2は主要部の構成を示した説明
図である。なお、説明の便宜上、従来例の構成要素と同
一の構成要素には同一の符号を付記している。
【0012】図1に示すように、光源1における発光部
2は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレク
タ3によって平行光となって出射され、光軸に対して4
5°傾けて配置された凹面鏡アレイ25へと導かれる。
この凹面鏡アレイ25を経て光路を90°変更された光
は、インテグレータレンズ26、偏光変換装置5、及び
集光レンズ6を経て第1ダイクロイックミラー8へと導
かれる。
【0013】偏光変換装置5は、複数の偏光ビームスプ
リッタアレイ(以下PBSアレイと称する)によって構
成されているものである。PBSアレイは、例えばP偏
光を透過させS偏光を反射する偏光分離膜を備えてお
り、この偏光分離膜はインテグレータレンズ4からの光
のうちP偏光を透過させ、S偏光を90°光路変更して
反射・出射する。P偏光は位相差板によってS偏光に変
換されて出射される。すなわち、ほぼ全ての光はS偏光
に変換される。
【0014】第1ダイクロイックミラー8は、赤色波長
帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光を
反射する。第1ダイクロイックミラー8を透過した赤色
波長帯域の光は、反射ミラー9にて反射されて光路を変
更される。全反射ミラー9にて反射された赤色光はコン
デンサレンズ10を経て赤色光用の透過型の液晶パネル
31を透過することによって光変調される。一方、第1
ダイクロイックミラー8にて反射したシアンの波長帯域
の光は、第2ダイクロイックミラー11に導かれる。
【0015】第2ダイクロイックミラー11は、青色波
長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第
2ダイクロイックミラー11にて反射した緑色波長帯域
の光は、コンデンサレンズ12を経て緑色光用の透過型
の液晶パネル32に導かれ、これを透過することで光変
調される。また、第2ダイクロイックミラー11を透過
した青色波長帯域の光は、リレーレンズ13、全反射ミ
ラー14、リレーレンズ15、全反射ミラー16、及び
コンデンサレンズ17を経て青色光用の透過型の液晶パ
ネル33に導かれ、これを透過することで光変調され
る。
【0016】各液晶パネル31,32,33は、入射側
の偏光板ガラス31a,32a,33aと、一対の透明
ガラス基板(透明画素電極、薄膜トランジスタ、配向膜
などを形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部
31b,32b,33bと、出射側の偏光板ガラス31
c,32c,33cとを備えて成る。液晶パネル31,
32,33を経ることで変調された変調光(各色映像
光)は、ダイクロイックプリズム18によって合成され
てカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レン
ズ19によって拡大投写され、スクリーン20上に投影
表示される。
【0017】図2(a)にも示すように、凹面鏡アレイ
25は複数の凹面鏡を有して構成されている。そして、
例えばインテグレータレンズ26が5×5個の配置で凸
レンズを備えるのであれば、凹面鏡アレイ25も5×5
の配置で凹面鏡を備える。すなわち、凹面鏡アレイ25
の各凹面鏡はインテグレータレンズ26の対応する各凸
レンズと対を成すようにしてある。図において、実線で
示すように、凹面鏡アレイ25の中心に位置する一つの
凹面鏡に入射した平行光は、インテグレータレンズ26
の中心に位置する凸レンズ付近で焦点を結び、コンデン
サレンズ10(12,17)に入射した後、液晶パネル
31(32,33)の全面に照射される。また、点線で
示しているように、凹面鏡アレイ25の中心から離れて
位置する一つの凹面鏡に入射した光は、インテグレータ
レンズ26の中心から離れて位置する凸レンズ付近で焦
点を結び、集光レンズ6によって中心方向に屈折し、コ
ンデンサレンズ10(12,17)に入射して液晶パネ
ル31(32,33)の全面に照射される。すなわち、
一対のインテグレータレンズから成る構成と同様に、光
源1から出射された光に存在する部分的な輝度ムラを平
均化して画面中央と周辺部とでの光量差を低減するよう
になっている。
【0018】ここで、図2(b)に示すように、凹面鏡
アレイ25においては、インテグレータレンズ26に近
くなる箇所に位置する凹面鏡ほど(図の矢印方向ほど)
曲率は大とし、サイズは小としている。また、インテグ
レータレンズ26においては、凹面鏡アレイ25に近く
なる箇所に位置する凸レンズほど(図の矢印方向ほど)
曲率は大とし、サイズは小としている。このような形状
制御は、凹面鏡アレイ25の個々の凹面鏡とインテグレ
ータレンズ26の個々の凸レンズとの距離が列方向にお
いては異なってくることに鑑みたものであるが、よう
は、光源1から出射された光に存在する部分的な輝度ム
ラを平均化して画面中央と周辺部とでの光量差を低減す
ることにおいて、最適となる設計を行うこととなる。
【0019】また、凹面鏡アレイ25の個々の凹面鏡に
おいて、その縦方向と横方向とで曲率が異なっていても
よい。特に、前記凹面鏡アレイ25の各凹面鏡の行方向
の凹面の曲率が、列方向の凹面の曲率と同じかそれより
大きくなる(曲率半径を小さくする)のがよい。この場
合、インテグレータレンズ26に導かれる光のスポット
形状が非常に偏平な楕円である場合でも、液晶パネルに
対応した略楕円形状とすることができる。液晶パネルは
通常横方向が長い所定のアスペクト比を持つものが用い
られる。各凹面鏡とそれと対を成す凸レンズとによっ
て、当該凹面鏡にて反射された光が液晶パネル上に照射
されたときに、そのスポット形状が略楕円形を成すので
あれば、上記液晶パネルのアスペクト比との関係で、楕
円長辺方向と液晶パネルの長手方向とが一致するように
する。
【0020】このように、従来においては入射側インテ
グレータレンズと出射側インテグレータレンズとによっ
て得ていた機能を、この発明では前記入射側インテグレ
ータレンズの機能を凹面鏡アレイ25によって実現し、
しかもこの凹面鏡アレイ25は従来項で示した全反射ミ
ラー7の機能を兼ね備えたものとなるので、部品点数を
削減できるとともに光路長の短縮化も可能となり、液晶
プロジェクタの小型化が図れることになる。また、凹面
鏡アレイ25は反射光学系であるので熱吸収による劣化
を抑制でき、インテグレータレンズ付近に設置していた
空冷ファンの空冷能力を小さくしてその小型化やファン
ノイズの低減も図れることになる。
【0021】なお、この実施形態では、3板式構成の液
晶プロジェクタを示したが、単板式構成の液晶プロジェ
クタにおいて適用することもできる。また、液晶プロジ
ェクタに限らず、微小鏡を配置して成るライトバルブや
他のライトバルブを用いた投射型映像表示装置において
も適用することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、部品点数を削減できるとともに光路長の短縮化も可
能となり、投射型映像表示装置の小型化が図れることに
なる。また、凹面鏡アレイは反射光学系であるので熱吸
収による劣化を抑制でき、インテグレータレンズ付近に
設置していた空冷ファンの空冷能力を小さくしてその小
型化やファンノイズの低減も図れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学
系を示した説明図である。
【図2】同図(a)は図1の主要部の構成を示した説明
図であり、同図(b)は凹面鏡アレイの各凹面鏡の曲率
等に関して説明する説明図である。
【図3】従来の液晶プロジェクタの光学系を示した説明
図である。
【図4】インテグレータレンズ対の作用説明図である。
【符号の説明】
1 光源 25 凹面鏡アレイ 26 インテグレータレンズ 31,32,33 液晶パネル
───────────────────────────────────────────────────── 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) G03B 21/14 G03B 21/14 A Fターム(参考) 2H088 EA12 EA13 EA14 HA08 HA13 HA18 HA20 HA21 HA24 HA28 MA16 MA20 2H091 FA05Z FA07Z FA10Z FA14Z FA26X FA26Z FA41Z GA13 LA11 LA18 LA30 MA07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源から出射された光をライトバルブに
    より変調して投写する投射型映像表示装置において、前
    記光源から出射された光を反射する反射光学要素として
    凹面鏡を複数有して成る凹面鏡アレイを設けるととも
    に、各凹面鏡からの光を屈折させて前記ライトバルブの
    全面に導く凸レンズを複数有して成るインテグレータレ
    ンズを設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の投射型映像表示装置に
    おいて、前記凹面鏡アレイの個々の凹面鏡の曲率及びサ
    イズのうちの少なくとも一方が列方向で互いに異なるよ
    うに構成されたことを特徴とする投射型映像表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の投射型映
    像表示装置において、前記インテグレータレンズの個々
    の凸レンズの曲率及びサイズのうちの少なくとも一方が
    列方向で互いに異なるように構成されたことを特徴とす
    る投射型映像表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の投射型映像表示装置において、前記凹面鏡アレイと前
    記インテグレータレンズとが概略45°で向き合って配
    置されていることを特徴とする投射型映像表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の投射型映像表示装置において、インテグレータレンズ
    に照射される光のスポット形状が略楕円形状を成し、こ
    の略楕円形状の長辺方向と前記液晶パネルの長手方向と
    が一致するように構成されたことを特徴とする投射型映
    像表示装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    の投射型映像表示装置において、前記凹面鏡アレイの各
    凹面鏡の行方向の凹面の曲率が、列方向の凹面の曲率と
    同じかそれより大きいことを特徴とする投射型映像表示
    装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7331679B2 (en) 2004-06-28 2008-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Reflection unit having a mirror array, and projection display system employing the same

Cited By (1)

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US7331679B2 (en) 2004-06-28 2008-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Reflection unit having a mirror array, and projection display system employing the same

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