JP2500826Y2 - 液晶投写装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は白色光を三原色に分離し、夫々液晶表示器
（LCD）で変調させた後再び合成してフルカラーの映像
を投射するようにした液晶投写装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、テレビ画像，パソコンやワープロ等の出力画像
等を液晶パネルに表示し、これをそのまま拡大投影する
装置として、上述の液晶投写装置が知られている。

この種の装置の原理を第３図により説明すると、光源
１から射出された白色光は、コールドミラーM1で反射さ
れ、紫外線をカットするUVフィルターF1を透過した後、
ダイクロイックミラーDM1によって赤色光Ｒが反射さ
れ、このミラーDM1を透過した光線はダイクロイックミ
ラーDM2によって青色光Ｂが反射されると共に緑色光Ｇ
がこれを透過する。このように三原色に色分解された赤
色光R,青色光B,緑色光Ｇは各光路中に配置されたコンデ
ンサーレンズC1,C2,C3及び液晶パネル2,3,4を夫々透過
することによって偏光変調がかけられる。そしてダイク
ロイックミラーDM3によって赤色光Ｒと青色光Ｂが合成
され、更にダイクロイックミラーDM4によって緑色光Ｇ
が合成されて、この合成光は投射レンズ５を通過して図
示しないスクリーン上にフルカラーの画像を投射せしめ
る。

このように赤色光R,青色光B,緑色光Ｇからなる三原色
の色成分を加法混色により投射するようになっているか
ら、色ズレ等のない鮮明な投射画像を得るためには三枚
の液晶パネル2,3,4の各表示画素がスクリーン上の同一
位置に投射され、しかも各投射画像が同一寸法である必
要がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし各液晶パネル2,3,4から投射レンズ５迄の夫々
の光路距離を互いに同一にすると、光線はダイクロイッ
クミラーDM3,DM4を透過することによって屈折するか
ら、夫々の光路においてダイクロイックミラーDM3,DM4
の透過の有無によって投射レンズ５のフロントフォーカ
スが相違してしまう。故にスクリーン上の投射画像の寸
法は赤色光Ｒと青色光Ｂと緑色光Ｇとで互いに相違し、
画像が不鮮明になる欠点がある。その為、これを考慮し
て各光路上の投射レンズ５と液晶パネル2,3,4との間の
距離を互いに異ならせて調整することも考えられるが、
そうすると今度は同一のダイクロイックミラーDM4を通
過するときの赤色光Ｒ及び青色光Ｂの入射角は（赤色光
ＲがダイクロイックミラーDM3を透過して来ているため
に）、上下左右全て異なってしまい、投射画像はやはり
寸法及び形状が異なってしまう。又緑色光Ｇはダイクロ
イックミラーDM3,DM4を通過しないので、これも他の色
光と同一寸法にはならず、結局各液晶パネル2,3,4は全
て異なる寸法の画像としてスクリーン上に映し出される
ことになってしまい、像が不鮮明になる問題がある。

これを第４図（Ａ）及び（Ｅ）に基づいて具体的に説
明する。

近軸上では、ダイクロイックミラーDMを光路上に挿入
しない時、第４図（Ａ）で示すように、物点Ｌ（液晶パ
ネル），スクリーン上の像点M,投射レンズ５の主点H,
H′とすると、フロントフォーカスはｆ＋x,バックフォ
ーカスはｆ＋ｘ′となる。但し、ｆは投射レンズ５の焦
点距離,xは物点移動量,x′は像点移動量である。

そして、同図（Ｂ）に示すようにダイクロイックミラ
ーDMを挿入すると、主点ＨはミラーDM側へ移行するの
で、主点Ｈと物点（液晶パネル）Ｌとの間隔が小さくな
る。そのズレの距離ｌは、 但し、n:ダイクロイックミラーDMの両側の媒質の屈折
率（空気;n＝１） ｎ′：ダイクロイックミラーDMの屈折率、 d:ダイクロイックミラーDMの肉厚、 となり、物点Ｌの結像位置はスクリーン上ではなく、そ
の後方へ移動する（破線の像点Ｍ）ことになる。その為
スクリーン上に結像させるためには、物点Ｌを実線で示
すように所定距離だけ後方へ移動させ、フロントフォー
カスをｌだけ長くすればよい。この場合、ダイクロイッ
クミラーDMの有無によっても、（ｆ＋ｘ）と（ｆ＋
ｘ′）の各値は同じであるから倍率は変化しない。

次に周辺光線について説明する。物点Ｙ（液晶パネ
ル），像点Ｙ′とすると、同図（Ｃ）で示すようにダイ
クロイックミラーDMが挿入されていない場合には、物点
Ｙの光線は入射角αで投射レンズ５に入射し、スネルの
屈折の法則に従い、射出角θで射出してスクリーン上に
像点Ｙ′が得られる。そして同図（Ｄ）に示すようにダ
イクロイックミラーDMを光軸に直交する方向に挿入した
場合、同図（Ｃ）と同一条件で入射するが、同図（Ｂ）
と同様に物点Ｙの位置を破線位置から実線位置へ移動せ
しめればダイクロイックミラーDMを出た位置で周辺光束
は重合するため、ダイクロイックミラーDMの影響はなく
なり、出射角θ′＝θとなり、像点Ｙ″はスクリーン上
に配置し、しかもその大きさもＹ″＝Ｙ′となる。

ところが、同図（Ｅ）において、ダイクロイックミラ
ーDMを光軸に対して45度の角度で挿入配置すると、光軸
ＯはＯ′の位置へズレてしまい、スクリーン上で距離ｐ
のズレが生じる。そのため、同図（Ｂ）や（Ｄ）と同様
に物点Ｙの位置を実線位置にズラした場合、ダイクロイ
ックミラーDMへの周辺光線の入射角が上下で２α°異な
るから出射角も異なり、結果的にスクリーン上の像点Ｙ
は（Ｃ）図に示す像点Ｙ′より大きくなってしまう。

上述の説明で明らかなように、投射レンズ５と液晶パ
ネル2,3,4との間の距離を変更するだけでは鮮明な投射
画像は得られない。

本考案はこのような課題に鑑み、簡単な構造で各液晶
表示器の投射画像の寸法を一致させて鮮明な画像が得ら
れるようにした液晶投写装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本考案による液晶投写装置は、光源からの白色光を分
離用ダイクロイックミラーによって三原色の色光に分離
し、各光路の色光を夫々液晶表示器を透過させることに
よって変調させ、合成用ダイクロイックミラーによって
合成し、投射レンズを通して拡大投影するようにした液
晶投写装置において、液晶表示器と投射レンズとの間の
各色光光路のうち、色光が透過する合成用ダイクロイッ
クミラーが最も多い光路のこの合成用ダイクロイックミ
ラーの合計肉厚と、他の光路の色光が透過する合成用ダ
イクロイックミラーを含めたガラス肉厚が一致するよう
に、他の二つの色光光路中に夫々所定肉厚の透明ガラス
を配置するようにしたものである。

従って、分離用ダイクロイックミラーで三色分解され
た各色光は、夫々液晶表示器を透過して変調された後、
ガラス肉厚の等しい合成用ダイクロイックミラー又は透
明ガラス，或は両者を透過して合成され、投射レンズを
介してスクリーン上に各画像寸法の等しい鮮明な投射画
像として映し出される。

〔実施例〕

以下、本考案の好適な一実施例を第１図及び第２図に
基づいて説明するが、上述の従来技術と同一部分には同
一符号を用いてその説明は省略する。

第１図において、各ダイクロイックミラーDM1,DM2,DM
3,DM4,ミラーM1,M2,M3は、光軸Ｏに対して45°の角度で
光路上に夫々配置されているものとする。図中、７は青
色光Ｂの光路上において液晶パネル３とダイクロイック
ミラーDM3の間にダイクロイックミラーDM4と同一角度に
配置された透明ガラスであり、この透明ガラス７の肉厚
は、同一光路上に配置されたダイクロイックミラーDM4
の肉厚との合計が、色光が透過する最多のダイクロイッ
クミラーDM3とDM4を備えた赤色光Ｒの光路の両ミラーDM
3とDM4の肉厚の合計と一致するように設定されている
（第２図（Ａ），（Ｂ）参照）。８は緑色光Ｇの光路上
において液晶パネル４とダイクロイックミラーDM4の間
にこのミラーDM4と同一角度に配置された透明ガラスで
あり、この透明ガラス８の肉厚は、赤色光Ｒの光路上の
ダイクロイックミラーDM3とDM4の肉厚の合計と同一に設
定されている（第２図（Ａ），（Ｃ）参照）。

本実施例は上述のように構成されているから、光源か
ら射出された白色光のうち、ダイクロイックミラーDM1
で反射して分割された赤色光Ｒは、ミラーM2で反射さ
れ、液晶パネル２を透過して変調された後、ダイクロイ
ックミラーDM3,DM4を透過して投射レンズ５に至る。
又、ダイクロイックミラーDM2で反射して分割された青
色光Ｂは、液晶パネル３を透過して変調された後、透明
ガラス７を透過してダイクロイックミラーDM3で反射さ
れ、更にダイクロイックミラーDM4を透過して投射レン
ズ５に到る。この場合、青色光Ｂは赤色光Ｒと同一肉厚
のガラス部材を同一角度で透過することになるから、投
射レンズ５を介してスクリーン上に投影される二つの画
像は各寸法及び各表示画素の位置は完全に一致する。

又、ダイクロイックミラーDM2を透過した分割された
緑色光Ｇは、液晶パネル４を透過して変調された後、ミ
ラーM3で反射されて透明ガラス８を透過し、ダイクロイ
ックミラーDM4で反射されて投射レンズ５に到る。この
場合、緑色光Ｇは赤色光Ｒ及び青色光Ｂと同一肉厚のガ
ラス部材を同一角度で透過することになるから、投射レ
ンズ５を介してスクリーン上に投影される三つの画像は
各寸法及び各表示画素の位置は完全に一致することにな
る。

上述のように本実施例によれば、比較的簡単な構成
で、色分解された各色光R,B,Gを合成して、完全に同一
の画像としてスクリーン上に投射することができ、極め
て鮮明な投射画像を得ることができる。又、三原色の色
光に分離する際、必ずしも上記に示した順序に限定され
ず、どの色光から分離しても差し支えない。

尚、上述の実施例では、透明ガラスを光軸に対して45
°の角度に配置するようにしたが適宜の異なる角度に配
置するようにしてもよい。この場合には完全な一致では
ないが、かなりの効果が得られる。

又緑色光Ｇの光路において、単一の透明ガラス８を配
置したが、肉厚の合計が同一であれば複数の透明ガラス
であってもよく、これは透明ガラス７においても同様で
ある。

尚、ダイクロイックミラーDM1,DM2は分離用ダイクロ
イックミラーを、ダイクロイックミラーDM3,DM4は合成
用ダイクロイックミラーを夫々構成する。

〔考案の効果〕

上述の如く本考案に係る液晶投写装置は、液晶表示器
と投射レンズとの間の各色光光路上の、夫々の色光が透
過する合成用ダイクロイックミラーを含めたガラス肉厚
が同一になるように、二つの光路上に所定肉厚の透明ガ
ラスを配置したから、投射画像をスクリーン上で完全に
一致させることができ、極めて鮮明な投射画像を得るこ
とができる。しかも構造が簡単で製造コストの上昇を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による液晶投写装置の一実施例を示す液
晶投写装置の光路図、第２図は各色光の光路図を示すも
のであり、（Ａ）は赤色光Ｒ、（Ｂ）は青色光Ｂ、
（Ｃ）は緑色光Ｇ、第３図は従来装置の光路図、第４図
（Ａ）乃至（Ｅ）は従来装置の光路を説明する図であ
る。 １……光源、DM1,DM2,DM3,DM4……ダイクロイックミラ
ー、2,3,4……液晶パネル、５……投射レンズ、7,8……
透明ガラス。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの白色光を分離用ダイクロイック
   ミラーによって三原色の色光に分離し、各光路の色光を
   夫々液晶表示器を透過させることによって変調せしめた
   後、合成用ダイクロイックミラーによって合成し、投射
   レンズを通して拡大投影するようにした液晶投写装置に
   おいて、 前記液晶表示器と投射レンズとの間の各色光光路のう
   ち、色光が透過する前記合成用ダイクロイックミラーが
   最も多い光路の該合成用ダイクロイックミラーの合計肉
   厚と、他の光路の色光が透過する合成用ダイクロイック
   ミラーを含めたガラス肉厚が一致するように、他の二つ
   の色光光路中に夫々所定肉厚のガラスを配置するように
   したことを特徴とする液晶投写装置。