JP2782520B2 - 液晶投影表示装置 - Google Patents
液晶投影表示装置Info
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- H04N9/12—Picture reproducers
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- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
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Description
【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、複数の液晶パネルによる色分解像を合成し
て拡大投影することにより画像を得る液晶投影表示装置
に関する。
て拡大投影することにより画像を得る液晶投影表示装置
に関する。
「従来技術およびその問題点」 この種の液晶投影表示装置は、Ｒ（Red）、Ｇ（Gre
e）、Ｂ（Blue）の３色の色分解情報を与える３枚の液
晶パネルに、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの照明光を与え、これ
らを合成して投影レンズで拡大投影することにより、カ
ラー画像を得る液晶カラープロジェクタとして一般に知
られている。
e）、Ｂ（Blue）の３色の色分解情報を与える３枚の液
晶パネルに、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの照明光を与え、これ
らを合成して投影レンズで拡大投影することにより、カ
ラー画像を得る液晶カラープロジェクタとして一般に知
られている。
第４図は従来のこの種の液晶カラープロジェクタのう
ち、光線の分離および合成のためにダイクロイックプリ
ズムおよびミラーを用いた装置の概念図である。直方体
をなすダイクロイックプリズム11の３面の入射面には、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル12、13、14が位置し、残りの
１面の出射面に投影レンズ15が位置している。液晶パネ
ル12、13および14の入射側にはそれぞれ、光軸と45゜を
なすＲ反射ダイクロイックミラー12a、Ｇ反射ダイクロ
イックミラー13a、およびＢ反射ダイクロイックミラー1
4aが配設され、これらに照明光線が入射する。照明光線
は、白色光源16の光をコリメートレンズ（コンデンサレ
ンズ）17により平行光線としたもので、この平行光線が
Ｂ反射ダイクロイックミラー14a、全反射ミラー18、Ｇ
反射ダイクロイックミラー13a、全反射ミラー19および
Ｒ反射ダイクロイックミラー12aの順に与えられる。
ち、光線の分離および合成のためにダイクロイックプリ
ズムおよびミラーを用いた装置の概念図である。直方体
をなすダイクロイックプリズム11の３面の入射面には、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用の液晶パネル12、13、14が位置し、残りの
１面の出射面に投影レンズ15が位置している。液晶パネ
ル12、13および14の入射側にはそれぞれ、光軸と45゜を
なすＲ反射ダイクロイックミラー12a、Ｇ反射ダイクロ
イックミラー13a、およびＢ反射ダイクロイックミラー1
4aが配設され、これらに照明光線が入射する。照明光線
は、白色光源16の光をコリメートレンズ（コンデンサレ
ンズ）17により平行光線としたもので、この平行光線が
Ｂ反射ダイクロイックミラー14a、全反射ミラー18、Ｇ
反射ダイクロイックミラー13a、全反射ミラー19および
Ｒ反射ダイクロイックミラー12aの順に与えられる。
またダイクロイックプリズム11内には、光軸に対しそ
れぞれ45゜をなし互いに直角をなすＢ反射膜11aお７よ
びＲ反射膜11bが設けられている。この両反射膜11aおよ
び11bは、Ｇ光を透過する。
れぞれ45゜をなし互いに直角をなすＢ反射膜11aお７よ
びＲ反射膜11bが設けられている。この両反射膜11aおよ
び11bは、Ｇ光を透過する。
この液晶カラープロジェクタは従って、液晶パネル1
2、13および14をその色情報に基づいてスイッチング
し、これを白色光源16およびコリメートレンズ17による
平行光線で照明すると、液晶パネル12を透過したＲ光、
液晶パネル13を透過したＧ光、および液晶パネル14を透
過したＢ光が、ダイクロイックプリズム11に入射する。
そしてこの各入射光は、該プリズム内のＢ反射膜11aお
よびＲ反射膜11bを介して合成され（重ね合わされ）、
この合成画像が出射画から出射し、投影レンズ15を介し
てスクリーン20上に拡大投影される。22は投影レンズ15
の絞を示す。
2、13および14をその色情報に基づいてスイッチング
し、これを白色光源16およびコリメートレンズ17による
平行光線で照明すると、液晶パネル12を透過したＲ光、
液晶パネル13を透過したＧ光、および液晶パネル14を透
過したＢ光が、ダイクロイックプリズム11に入射する。
そしてこの各入射光は、該プリズム内のＢ反射膜11aお
よびＲ反射膜11bを介して合成され（重ね合わされ）、
この合成画像が出射画から出射し、投影レンズ15を介し
てスクリーン20上に拡大投影される。22は投影レンズ15
の絞を示す。
この液晶プロジェクタでは、ダイクロイックミラーお
よびプリズムの性能を最高に発揮するため、照明光とし
て平行光を用いており、投影レンズ15は入射角の差によ
る色シェーディングを避けるためテレセントリックレン
ズが一般に用いられる。
よびプリズムの性能を最高に発揮するため、照明光とし
て平行光を用いており、投影レンズ15は入射角の差によ
る色シェーディングを避けるためテレセントリックレン
ズが一般に用いられる。
ところがダイクロイックプリズムおよびダイクロイッ
クミラーを用いたこの従来の液晶プロジェクタは、実際
に製造して試験すると、スクリーン20上の画像のコント
ラストが低いという問題点があることが判明した。
クミラーを用いたこの従来の液晶プロジェクタは、実際
に製造して試験すると、スクリーン20上の画像のコント
ラストが低いという問題点があることが判明した。
本発明者らは、従来装置におけるこのコントラスト低
下の原因を研究した結果、ダイクロイックプリズム11を
用いた液晶プロジェクタでは、ダイクロイックプリズム
11、液晶パネル12、13および14の外面がいずれも平行平
面からなるため、その表面反射によりコントラストが低
下することを見出した。第５図はその原因を説明するた
めの図で、液晶パネル12（13、14）上のＡ点から出た光
束（実線）の上光線をa1、下光線をa2としたとき、ダイ
クロイックプリズム11の出射面（スクリーン20側の端
面）でのa2の反射光（破線）は、液晶パネル12上のＢ点
に至り再び反射する。ダイクロイックプリズム11を通過
し投影レンズ15および絞22を経た光束は、Ａ′のように
スクリーン20に至る。一方液晶パネル12上のＢ点から出
た別の光束（一点鎖線）の上光線b1と下光線b2は、破線
と同じ光路を通り、Ｂ′のようにスクリーン20に至る。
すなわち図では説明上、破線と一点鎖線を別々に描いて
いるが、テレセントリック光学系では両者が重なること
は明らかである。このため、破線で示す反射光線がゴー
ストを生じさせ、コントラストを低下させる。
下の原因を研究した結果、ダイクロイックプリズム11を
用いた液晶プロジェクタでは、ダイクロイックプリズム
11、液晶パネル12、13および14の外面がいずれも平行平
面からなるため、その表面反射によりコントラストが低
下することを見出した。第５図はその原因を説明するた
めの図で、液晶パネル12（13、14）上のＡ点から出た光
束（実線）の上光線をa1、下光線をa2としたとき、ダイ
クロイックプリズム11の出射面（スクリーン20側の端
面）でのa2の反射光（破線）は、液晶パネル12上のＢ点
に至り再び反射する。ダイクロイックプリズム11を通過
し投影レンズ15および絞22を経た光束は、Ａ′のように
スクリーン20に至る。一方液晶パネル12上のＢ点から出
た別の光束（一点鎖線）の上光線b1と下光線b2は、破線
と同じ光路を通り、Ｂ′のようにスクリーン20に至る。
すなわち図では説明上、破線と一点鎖線を別々に描いて
いるが、テレセントリック光学系では両者が重なること
は明らかである。このため、破線で示す反射光線がゴー
ストを生じさせ、コントラストを低下させる。
このコントラストの低下は、以上のように表面反射で
起こるから、ダイクロイックプリズム11および液晶パネ
ル12に反射防止膜を施すことにより理論的には防止でき
る。しか完璧な反射防止膜は得られず、かつコストが高
い。また、特開昭62−208016号がCRTによるカラーブロ
ジェクタに関して提案している技術を転用し、ダイクロ
イックプリズム11の出射面と投影レンズ15の間に特定の
屈折率の液体を介在させれば、このコントラストの低下
の問題はある程度解決される。しかしこのように特定の
屈折率の液体を空間に介在させるのは、装置構成の複雑
化、コストの増大を招く。
起こるから、ダイクロイックプリズム11および液晶パネ
ル12に反射防止膜を施すことにより理論的には防止でき
る。しか完璧な反射防止膜は得られず、かつコストが高
い。また、特開昭62−208016号がCRTによるカラーブロ
ジェクタに関して提案している技術を転用し、ダイクロ
イックプリズム11の出射面と投影レンズ15の間に特定の
屈折率の液体を介在させれば、このコントラストの低下
の問題はある程度解決される。しかしこのように特定の
屈折率の液体を空間に介在させるのは、装置構成の複雑
化、コストの増大を招く。
「発明の目的」 本発明は、従って、光線の分離および合成にダイクロ
イックプリズムを用いる液晶投影表示装置において、よ
り簡単な構成で、投影画像のコントラスト低下を抑制す
ることを目的とする。
イックプリズムを用いる液晶投影表示装置において、よ
り簡単な構成で、投影画像のコントラスト低下を抑制す
ることを目的とする。
「発明の概要」 本発明は、ダイクロイックプリズムから出た合成光線
をスクリーン上に結像させる投影レンズの一部を利用し
て、コントラストの低下の防止を図るものである。
をスクリーン上に結像させる投影レンズの一部を利用し
て、コントラストの低下の防止を図るものである。
本発明は、画像合成のためのダイクロイックプリズム
の少なくとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パ
ネルを配するとともに、出射面に対向させて投影レンズ
を配し、各液晶パネルに与える照明光を、ダイクロイッ
クプリズム内の反射膜を介して合成し、投影レンズを介
してスクリーンに投影する液晶投影表示装置において、
ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を凹面か
ら構成したことを特徴としている。
の少なくとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パ
ネルを配するとともに、出射面に対向させて投影レンズ
を配し、各液晶パネルに与える照明光を、ダイクロイッ
クプリズム内の反射膜を介して合成し、投影レンズを介
してスクリーンに投影する液晶投影表示装置において、
ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を凹面か
ら構成したことを特徴としている。
この凹面は、当然レンズ作用を持つから、投影レンズ
はこの凹面のレンズ作用を考慮して、つまりダイクロイ
ックプリズムの凹面を投影レンズの一部として設計す
る。
はこの凹面のレンズ作用を考慮して、つまりダイクロイ
ックプリズムの凹面を投影レンズの一部として設計す
る。
ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を凹面
に加工する代わりに、投影レンズのダイクロイックプリ
ズム側の端部の平凹レンズを、ダイクロイックプリズム
に接着してもよい。ダイクロイックプリズムの凹面加工
と比較して、この方が実際的である。ダイクロイックプ
リズムとこれに接着される平凹レズとは、接着面におけ
る反射をなくすため、同一の材質から構成することが望
ましい。
に加工する代わりに、投影レンズのダイクロイックプリ
ズム側の端部の平凹レンズを、ダイクロイックプリズム
に接着してもよい。ダイクロイックプリズムの凹面加工
と比較して、この方が実際的である。ダイクロイックプ
リズムとこれに接着される平凹レズとは、接着面におけ
る反射をなくすため、同一の材質から構成することが望
ましい。
ダイクロイックプリズムの上記凹面またはダイクロイ
ックプリズムに接着する平凹レンズは、理論上、凸面ま
たは平凸レンズに代えても、表面反射によるコントラス
ト低下の防止が可能であるが、凹面または平凹レンズの
方が、同じ曲率半径を持つ凸面または平凸レンズと比較
して効果的であることが確認された。
ックプリズムに接着する平凹レンズは、理論上、凸面ま
たは平凸レンズに代えても、表面反射によるコントラス
ト低下の防止が可能であるが、凹面または平凹レンズの
方が、同じ曲率半径を持つ凸面または平凸レンズと比較
して効果的であることが確認された。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１図は
本発明による液晶カラープロジェクタの実施例を示すも
のである。この図においては、第４図の従来装置に示し
たＲ、Ｇ、Ｂの各反射ダイクロイックミラー12a〜14a、
白色光源16〜全反射ミラー19の要素の図示を省略し、第
４図と同一の要素には同一の符号を付している。
本発明による液晶カラープロジェクタの実施例を示すも
のである。この図においては、第４図の従来装置に示し
たＲ、Ｇ、Ｂの各反射ダイクロイックミラー12a〜14a、
白色光源16〜全反射ミラー19の要素の図示を省略し、第
４図と同一の要素には同一の符号を付している。
テレセントリックレンズからなる投影レンズ15は、こ
の実施例では、スクリーン20側より順に、正レンズの第
１群15a、負レンズの第２群15b、接合レンズ群15c、３
枚の正レンズ群15d、15e、15f、および負レンズ15gから
なっている。負レンズ15gは、ダイクロイックプリズム1
1の出射面側を平面とし、スクリーン20側を凹面とした
平凹レンズからなっていて、この負レンズ15gがダイク
ロイックプリズム11に接着されている。この負レンズ15
gは、ダイクロイックプリズム11を形成する光学材料と
同一の光学材料から構成されている。
の実施例では、スクリーン20側より順に、正レンズの第
１群15a、負レンズの第２群15b、接合レンズ群15c、３
枚の正レンズ群15d、15e、15f、および負レンズ15gから
なっている。負レンズ15gは、ダイクロイックプリズム1
1の出射面側を平面とし、スクリーン20側を凹面とした
平凹レンズからなっていて、この負レンズ15gがダイク
ロイックプリズム11に接着されている。この負レンズ15
gは、ダイクロイックプリズム11を形成する光学材料と
同一の光学材料から構成されている。
このようにダイクロイックプリズム11のスクリーン20
側の端面を凹面とすると、ダイクロイックプリズム11の
表面反射によるゴーストの発生、およびコントラストの
低下を防止することができる。第３図はその理由を説明
する図で、第５図に対応している。第３図と同様に、液
晶パネル12（13、14）上のＡ点から出た光束（実線）を
考え、その上光線をa1、下光線をa2としたとき、負レン
ズ15gの凹面21での反射光（破線）は、液晶パネル12上
のＢ点に至り再び反射する。ダイクロイックプリズム11
を通過した投影レンズ15および絞22を経た光束は、Ａ′
のようにスクリーン20に至る。一方液晶パネル12上のＢ
点から出た別の光束（一点鎖線）の上光線b1と下光線b2
は、Ｂ′のようにスクリーン20に至る。この一点鎖線で
示す光束は、破線の光束と同じ光路は通らない。つまり
ダイクロイックプリズム11の出射面が凹面21からなって
いるために、凹面21において一点鎖線の光束と破線の光
束とは方向を異ならせる。よって破線で示す光束の一部
は絞22によって遮られ、スクリーン20には達しない。別
言すると凹面21は、そこにおける反射光の方向を拡散す
るのに役立ち、スクリーン20上に投影される像のゴース
トや、ゴーストに起因するコントラストの低下を防止す
るのに役立つ。
側の端面を凹面とすると、ダイクロイックプリズム11の
表面反射によるゴーストの発生、およびコントラストの
低下を防止することができる。第３図はその理由を説明
する図で、第５図に対応している。第３図と同様に、液
晶パネル12（13、14）上のＡ点から出た光束（実線）を
考え、その上光線をa1、下光線をa2としたとき、負レン
ズ15gの凹面21での反射光（破線）は、液晶パネル12上
のＢ点に至り再び反射する。ダイクロイックプリズム11
を通過した投影レンズ15および絞22を経た光束は、Ａ′
のようにスクリーン20に至る。一方液晶パネル12上のＢ
点から出た別の光束（一点鎖線）の上光線b1と下光線b2
は、Ｂ′のようにスクリーン20に至る。この一点鎖線で
示す光束は、破線の光束と同じ光路は通らない。つまり
ダイクロイックプリズム11の出射面が凹面21からなって
いるために、凹面21において一点鎖線の光束と破線の光
束とは方向を異ならせる。よって破線で示す光束の一部
は絞22によって遮られ、スクリーン20には達しない。別
言すると凹面21は、そこにおける反射光の方向を拡散す
るのに役立ち、スクリーン20上に投影される像のゴース
トや、ゴーストに起因するコントラストの低下を防止す
るのに役立つ。
次の第１表は第１図に示した投影レンズ15の具体例を
示すものである。また第２図は、この投影レンズ15を倍
率−15.5xで使用した場合の被写体（液晶パネル12）側
における諸収差図である。この収差図によれば、液晶カ
ラープロジェクタとして十分な画質が得られる。
示すものである。また第２図は、この投影レンズ15を倍
率−15.5xで使用した場合の被写体（液晶パネル12）側
における諸収差図である。この収差図によれば、液晶カ
ラープロジェクタとして十分な画質が得られる。
「発明の効果」 以上のように本発明の液晶投影表示装置によれば、ダ
イクロイックプリズムの投影レンズ側の出射面を凹面と
し、あるいは投影レンズのダイクロイックプリズム側端
部の構成レンズをスクリーン側が凹面の平凹レンズから
構成して、この平凹レンズをダイクロイックプリズムの
出射面に接着するという簡単な構成で、ダイクロイック
プリズムの表面反射に起因するコントラストの低下を効
果的に防止できる。
イクロイックプリズムの投影レンズ側の出射面を凹面と
し、あるいは投影レンズのダイクロイックプリズム側端
部の構成レンズをスクリーン側が凹面の平凹レンズから
構成して、この平凹レンズをダイクロイックプリズムの
出射面に接着するという簡単な構成で、ダイクロイック
プリズムの表面反射に起因するコントラストの低下を効
果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の液晶投影表示装置の実施例を示す光学
構成図、第２図は第１図の光学系の諸収差図、第３図は
本発明によるコントラストの低下防止効果を説明する光
路図、第４図は従来の液晶投影表示装置の光学構成図、
第５図は従来装置においてコントラストの低下が生じる
理由を説明する光路図である。 11……ダイクロイックプリズム、12、13、14……液晶パ
ネル、15……投影レンズ、16……白色光源、17……コリ
メートレンズ、20……スクリーン、21……凹面、22……
絞。
構成図、第２図は第１図の光学系の諸収差図、第３図は
本発明によるコントラストの低下防止効果を説明する光
路図、第４図は従来の液晶投影表示装置の光学構成図、
第５図は従来装置においてコントラストの低下が生じる
理由を説明する光路図である。 11……ダイクロイックプリズム、12、13、14……液晶パ
ネル、15……投影レンズ、16……白色光源、17……コリ
メートレンズ、20……スクリーン、21……凹面、22……
絞。
フロントページの続き (72)発明者 中村 英貴 東京都東大和市桜が丘２丁目229番地 カシオ計算機株式会社東京事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−59919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−93651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/18 G02B 27/28 G02F 1/13
Claims (3)
- 【請求項１】画像合成のためのダイクロイックプリズム
の少なくとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パ
ネルを配するとともに、出射面に対向させて投影レンズ
を配し、各液晶パネルに与える照射光を、ダイクロイッ
クプリズム内の反射膜を介して合成し、上記投影レンズ
を介してスクリーンに投影する液晶投影表示装置におい
て、 上記ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を凹
面から構成したことを特徴とする液晶投影表示装置。 - 【請求項２】画像合成のためのダイクロイックプリズム
の少なくとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パ
ネルを配するとともに、出射面に対向させて投影レンズ
を配し、各液晶パネルに与える照明光を、ダイクロイッ
クプリズム内の反射膜を介して合成し、上記投影レンズ
を介してスクリーンに投影する液晶投影表示装置におい
て、 上記投影レンズのダイクロイックプリズム側端部の構成
レンズを、スクリーン側が凹面の平凹レンズから構成
し、この平凹レンズをダイクロイックプリズムの出射面
に接着したことを特徴とする液晶投影表示装置。 - 【請求項３】請求項２記載の液晶投影表示装置におい
て、ダイクロイックプリズムと平凹レンズは同一材質か
らなっている液晶投影表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63315635A JP2782520B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 液晶投影表示装置 |
| US07/443,328 US4981352A (en) | 1988-12-14 | 1989-11-30 | Projection display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63315635A JP2782520B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 液晶投影表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02160208A JPH02160208A (ja) | 1990-06-20 |
| JP2782520B2 true JP2782520B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=18067736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63315635A Expired - Fee Related JP2782520B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 液晶投影表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4981352A (ja) |
| JP (1) | JP2782520B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2942344B2 (ja) * | 1989-11-22 | 1999-08-30 | 旭光学工業株式会社 | プロジェクター |
| US5231431A (en) * | 1989-11-29 | 1993-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection type display apparatus |
| JP2828297B2 (ja) * | 1990-01-19 | 1998-11-25 | 旭光学工業株式会社 | 反射型プロジェクター |
| US5264951A (en) * | 1990-04-09 | 1993-11-23 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator system |
| JP3012374B2 (ja) * | 1990-10-01 | 2000-02-21 | 旭光学工業株式会社 | 投影装置及び投影装置の画像調整方法 |
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