JP2974225B2

JP2974225B2 - 光書込み式液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JP2974225B2
Application number: JP4323114A
Authority: JP
Inventors: 孝之杉本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH06178245A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光書込み式液晶プロジ
ェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の光書込み式液晶プロジェク
タのブロツク図で、図において、１は例えばＣＲＴなど
の映像書込み光を出射する映像光源、２はリレーレン
ズ、３は映像光、４は液晶ライトバルブ、５は投写光光
源、６はコンデンサーレンズ、７はミラー、８は偏光ビ
ームスプリッタ、９は投写光、１０は反射光、１１は投
写レンズ、１２はスクリーンである。また、図５は液晶
ライトバルブ４の拡大断面図で、１３はガラス基板、１
４は透明電極、１５は光導電層、１６は遮光層、１７は
誘電体ミラー、１８は液晶層、１９は電圧源である。

【０００３】次に動作について説明する。映像書込み光
源１から出射された映像光３は、結像レンズ２によって
液晶ライトバルブ４の光導電層１５上に結像される。ま
た液晶ライトバルブ４の透明電極１４，１４間には、電
圧源１９によって常時電圧が印加されており、映像光３
が入射していないときは光導電層１５のインピーダンス
が充分高く、液晶層１８には電圧が印加されない。しか
し光導電層１５に映像光３が照射されると、その部分だ
けインピーダンスが低下し、その部分に対応する液晶層
１８に電圧が印加される。また、この液晶層１８は、電
圧が印加されていないときは液晶分子の向きが４５°ね
じれた状態であり、ミラー７および偏光ビームスプリッ
タ８を通って入射する偏光された投写光９は誘電体ミラ
ー１７へ到達するまでに偏光の方位は４５°回転する
が、誘電体ミラー１７で反射されて液晶層１８から出る
までに再び４５°の逆回転を受ける為、反射光１０の偏
光の方位は投写光９と同じとなり、偏光ビームスプリッ
タ８を透過できない。

【０００４】他方、電圧が印加された状態では、液晶ラ
イトバルブ４へ入射した投写光９は液晶の複屈折効果に
より偏光方位は映像書込み光源１からの光量によって偏
光方位の回転角度が異なり、最大９０°の回転を受けた
反射光１０となるので偏光ビームスプリッタ８を透過す
る。この様に、映像書込み光源１から液晶ライトバルブ
４に映像光３が照射された部分からの反射光１０は偏光
ビームスプリッタ８を透過するが、映像書込み光源１か
ら映像光３が入射されない部分の反射光１０は透過しな
いので、映像書込み光源１によって書き込まれた映像が
投写レンズ１１によって拡大され、スクリーン１２上に
投影される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光書込み式液晶
プロジェクタは、微弱な映像書込み光源では、充分な出
力輝度を得ることができないので映像書込み光源に大き
な出力パワーが要求され、このため映像書込み光源であ
るＣＲＴのビーム電流が大きくなってフォーカス特性が
悪くなるとともに、消費電力が増加するという問題点が
あった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、従来装置では充分な出力輝度が
得られない微弱な出力パワーの映像書込み光源であって
も充分な出力輝度を得ることができ、これに伴って映像
書込み光源のフォーカス特性も改善できる光書込み式液
晶プロジェクタを得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光書込み
式液晶プロジェクタは、第１，第２の液晶ライトバルブ
の液晶層に投写用光源から投写光を照射するとともに、
第１の液晶ライトバルブの光導電層に映像書込み光源か
ら映像を書込み、この第１の液晶ライトバルブの出力映
像光によって第２の液晶ライトバルブの光導電層に映像
を書込み、この第２の液晶ライトバルブの反射光をスク
リーンに投写するようにしたものである。

【０００８】また、第１の液晶ライトバルブに入射する
第１の投写光を可視光領域外の光とし、第２の液晶ライ
トバルブに入射する第２の投写光を可視光領域の光にし
たものである。

【０００９】また、それぞれ、映像書込み光源と、二段
に配置された第１，第２の液晶ライトバルブ、第１，第
２の偏光ビームスプリッタ、および第１，第２，第３の
光学系で構成された赤，緑，青三系統の液晶プロジェク
タを設け、赤系統の第２の偏光ビームスプリッタには赤
色の投写光を、緑系統の第２の偏光ビームスプリッタに
は緑色の投写光を、青色系統の第２の偏光ビームスプリ
ッタには青色の投写光をそれぞれ入射させる構成とした
ものである。

【００１０】また、第１の液晶ライトバルブへの映像書
込み光を白黒反転した映像光にするとともに、第１，第
２の液晶ライトバルブをＴＮ形液晶で構成し、さらに、
第１，第２の偏光ビームスプリッタの偏光方向を互いに
直交する向きに配設したものである。

【００１１】

【作用】この発明における光書込み式液晶プロジェクタ
は、二段に配置された第１，第２の液晶ライトバルブの
光増幅作用によって映像光が増幅されるので、微弱な書
込み光によっても充分な、パワーの出力映像光が得られ
る。

【００１２】また、第１の投写光を可視光領域外の光
に、第２の投写光を可視領域の光にしたので、投写用光
源の光出力を有効に利用できる。

【００１３】また、二段に配置された第１，第２の液晶
ライトバルブを有する液晶プロジェクタを赤，緑，青の
三系統設け、赤系統の第２の液晶ライトバルブには赤色
の投写光を、緑系統の第２の液晶ライトバルブには緑色
の投写光を、青系統の第２の液晶ライトバルブには青色
の投写光をそれぞれ入射させるようにしたので、第２の
投写光の色も赤，緑，青にするだけでカラー液晶プロジ
ェクタが得られる。

【００１４】また、映像書込み光を白黒反転光にすると
ともに、第１，第２の液晶ライトバルブにＴＮ形液晶を
用い、さらに、第１，第２の偏光ビームスプリッタの偏
光方向を互いに直交する向きに配設したので、リニアな
入出力光特性が得られる。

【００１５】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、図３と同一符号はそれ
ぞれ同一部分を示しており、２０は赤外線領域の光を反
射する赤外ダイクロイックミラー、２１は第１の液晶ラ
イトバルブ、２２は第１の偏光ビームスプリッタ、２３
は第１の投写光、２４は第１の反射光、２５は第２のリ
レーレンズ、４は第２の液晶ライトバルブ、８は第２の
偏光ビームスプリッタ、９は第２の投写光、１０は第２
の反射光である。

【００１６】例えばテレビ画像をＣＲＴ上に写し出した
映像書込み光源１の光は、リレーレンズ２を通り、第１
の液晶ライトバルブ２１の光導電層１５（図４参照）上
に結像する。一方、投写用光源５の光は、コンデンサー
レンズ６で平行光線となり、赤外ダイクロイックミラー
２０によって赤外線領域の光のみが反射されて他の領域
の光は透過する。

【００１７】赤外ダイクロイックミラー２０によって反
射された赤外線領域の光は第１の偏光ビームスプリッタ
２３で反射されて４５°偏光された第１の投射光２３と
なって第１の液晶ライトバルブ２２に入射し、誘電体ミ
ラー１７によって反射され、映像書込み光源１の出力光
３の強弱に比例する反射光２４になって偏光ビームスプ
リッタ２２を透過し、第２のリレーレンズ２５によって
第２の液晶ライトバルブ４の光導電層１５上に結像す
る。この結像した像は、第１の液晶ライトバルブ２１に
結像した像と同じ画像であるが、光量は大幅に増加して
いる。すなわち、映像書込み光３によって投写光２３の
振幅や位相に空間的な変調が与えられ、映像光が増幅さ
れている。この原理は従来例と同様である。

【００１８】この第２の液晶ライトバルブ４の光導電層
１５上に結像した映像は、ミラー７で反射され、且つ第
２の偏光ビームスプリッタ８で偏光された第２の投写光
９の第２の反射光１０に振幅や位相に空間的な変調を与
え、この第２の反射光１０が投写レンズ１１で拡大され
てスクリーン１２に映像が投影される。

【００１９】なお、実施例１では、第１，第２の液晶ラ
イトバルブ２１，４の光導電層１５は、赤外線領域にス
ペクトルレスポンスのピークがあるものを使用してい
る。

【００２０】また、実施例１では映像書込み光源１とし
てＣＲＴを用いたが、例えばＬＥＤリニアアレイの光を
回転ミラーを用いて走査して映像光を得る構成にした微
弱な映像書込み光源等を用いても良く、映像書込み光源
は実施例に限定されるものではない。

【００２１】実施例２．上記実施例１では単色の映像を表示するものについて説
明したが、この実施例２では、カラー映像を表示するも
のについて図２にもとづいて説明する。図２において、
図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示して
おり、１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは各々赤，緑，青用の映像書込
み光源で、例えば（光導電層１５の特性に合った波長の
光を出力する）赤色の蛍光体をもった単色のＣＲＴ３本
で構成されている。２６は入射光の１／３を反射し、２
／３を透過するハーフミラー、２７は入射光の１／２を
反射し、１／２を透過するハーフミラー、２８は赤の光
を反射し、他の光を透過するＲ・ダイクロイックミラ
ー、２９は緑より波長の短い光を透過し、緑より波長の
長い光を反射するＧ・ダイクロイックミラー、３０，３
１はミラーである。

【００２２】Ｒ・Ｇ・Ｂ映像書込み光源１Ｒ，１Ｇ，１
Ｂには各々Ｒ・Ｇ・Ｂの映像信号が供給されている。こ
れらの光源は、各第１液晶ライトバルブ２１の光導電層
１５の特性に合った波長の光を出力する。

【００２３】次に、動作を説明する。実施例１と同様
に、赤外ダイクロイックミラー２１によって反射された
投写光は、ハーフミラー２６，２７およびミラー３０に
よって各偏光ビームスプリッタ２２に入射される。

【００２４】一方、赤外ダイクロイックミラー２１を透
過した光は、ミラー７で方向が変えられた後、Ｒ・ダイ
クロイックミラー２８によって赤色光線が、また、Ｇ・
ダイクロイックミラー２９によって緑色光線が、さらに
ミラー３１によって青色光線が反射されて、各偏光ビー
ムスプリッタ８にそれぞれ入射される。

【００２５】以下、実施例１で説明したのと同様に、各
映像書込み光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの映像光３Ｒ，３Ｇ，
３Ｂによって空間的に変調された赤，緑，青色の光線が
各投写レンズ１１によって拡大投写され、スクリーン１
２上で合成されてカラー映像が得られる。

【００２６】実施例３．なお、上記実施例１，２で用い
た液晶ライトバルブには、ＴＮ形液晶を用いたが、ポリ
マー分散形液晶等、種々の液晶を用いても同様な効果が
得られる。

【００２７】実施例４．図３は液晶ライトバルブの書込
み光入力と出力光の特性図で、正常な階調特性を得る為
には、書込み光入力の特性を図３の特性の逆特性にする
必要がある。実施例４は光書込み入力光の階調特性を変
えることなく、正常な投写画像を得るものである。

【００２８】この実施例４の基本的な構成は、図１また
は図２と同様であるが、偏光ビームスプリッタ２２と８
の偏光方向を互いに直交するように設置すると同時に、
映像書込み光源１の出力光を逆極性（明暗を反転）と
し、さらに液晶ライトバルブ２１および４の液晶層１８
にＴＮ形液晶を用いる。

【００２９】この様に構成すると、第２の偏光ビームス
プリッタの出力光の明暗は、映像書込み光と逆になって
正常な明暗になり、第１の偏光ビームスプリッタ２２の
出力光の特性と、第２の偏光ビームスプリッタ８の出力
光の特性は、第２の偏光ビームスプリッタ８が図３に示
す特性と逆の特性になるので互いに打消し合い、全体と
しての光入出力特性はリニアな特性となる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、一対
の液晶ライトバルブを二段に用いることにより、微弱な
映像書込み光によっても高輝度の映像出力が得られる効
果がある。

【００３１】また、ダイクロイックミラーによって投写
用の光源からの投写光を可視光領域外と可視光領域の光
に二分し、二つの液晶ライトバルブに投写光として入射
させるようにしたので、投写光の光エネルギを有効に利
用できる効果が得られる。

【００３２】また、赤，緑，青系統の液晶プロジェクタ
を設け、ハーフミラー，ダイクロイックミラー等とを組
合わせて投写用光源からの投写光を赤，緑，青色に分離
し、それぞれの系統の第２の投写光として第２の偏光ビ
ームスプリッタに入射させることによって、映像書込み
光を三色にすることなくカラー映像が投写できる液晶プ
ロジェクタが得られる効果がある。

【００３３】また、映像書込み光を白黒反転光にし、ま
た、第１，第２の液晶ライトバルブにＴＮ形液晶を用
い、さらに、第１，第２の偏光ビームスプリッタの偏光
方向を直交する向きに配設したので、入出力特性のリニ
アな液晶プロジェクタが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の光書込み式液晶プロジェ
クタの構成を示す図である。

【図２】この発明の実施例２のカラー液晶プロジェクタ
の構成を示す図である。

【図３】液晶ライトバルブの入出力特性図である。

【図４】従来の光書込み式液晶プロジェクタの構成を示
す図である。

【図５】液晶ライトバルブの断面図である。

【符号の説明】

１映像書込み光源２リレーレンズ（第１の光学系）４第２の液晶ライトバルブ５投写用光源７ミラー８第２の偏光ビームスプリッタ１１投写レンズ（第３の光学系）２２第１の偏光ビームスプリッタ２５リレーレンズ（第２の光学系）２６ハーフミラー２７ハーフミラー２８Ｒダイクロイックミラー２９Ｇダイクロイックミラー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】映像書込み光を出射する映像書込み光
源、第１の液晶ライトバルブ、この第１の液晶ライトバ
ルブの光導電層に上記映像書込み光を結像させる第１の
光学系、上記第１の液晶ライトバルブの液晶層に第１の
投写光を照射する第１の偏光ビームスプリッタ、上記第
１の液晶ライトバルブで反射され上記第１の偏光ビーム
スプリッタを通過した第１の反射光の光軸上に配設され
た第２の液晶ライトバルブ、この第２の液晶ライトバル
ブの光導電層に上記第１の反射光を結像させる第２の光
学系、上記第２の液晶ライトバルブの液晶層に第２の投
写光を照射する第２の偏光ビームスプリッタ、および上
記第２の液晶ライトバルブで反射されて上記第２の偏光
ビームスプリッタを通過した第２の反射光をスクリーン
上に結像させる第３の光学系を備えた光書込み式液晶プ
ロジェクタ。
【請求項２】映像書込み光を出射する映像書込み光
源、第１の液晶ライトバルブ、この第１の液晶ライトバ
ルブの光導電層に上記映像書込み光を結像させる第１の
光学系、上記第１の液晶ライトバルブの液晶層に可視光
領域外の第１の投写光を照射する第１の偏光ビームスプ
リッタ、上記第１の液晶ライトバルブで反射され上記第
１の偏光ビームスプリッタを通過した第１の反射光の光
軸上に配設された第２の液晶ライトバルブ、この第２の
液晶ライトバルブの光導電層に上記第１の反射光を結像
させる第２の光学系、上記第２の液晶ライトバルブの液
晶層に可視光領域の第２の投写光を照射する第２の偏光
ビームスプリッタ、および上記第２の液晶ライトバルブ
で反射されて上記第２の偏光ビームスプリッタを通過し
た第２の反射光をスクリーン上に結像させる第３の光学
系を備えた光書込み式液晶プロジェクタ。
【請求項３】映像書込み光を出射する映像書込み光
源、第１の液晶ライトバルブ、この第１の液晶ライトバ
ルブの光導電層に上記映像書込み光を結像させる第１の
光学系、上記第１の液晶ライトバルブの液晶層に第１の
投写光を照射する第１の偏光ビームスプリッタ、上記第
１の液晶ライトバルブで反射され上記第１の偏光ビーム
スプリッタを通過した第１の反射光の光軸上に配設され
た第２の液晶ライトバルブ、この第２の液晶ライトバル
ブの光導電層に上記第１の反射光を結像させる第２の光
学系、上記第２の液晶ライトバルブの液晶層に第２の投
写光を照射する第２の偏光ビームスプリッタ、および上
記第２の液晶ライトバルブで反射されて上記第２の偏光
ビームスプリッタを通過した第２の反射光をスクリーン
上に結像させる第３の光学系からなる光書込み式液晶プ
ロジェクタを赤，緑，青の３系統設けるとともに、赤系
統の第２の偏光ビームスプリッタに入射させる第２の投
写光を赤色光に、緑系統の第２の偏光ビームスプリッタ
に入射させる第２の投写光を緑色光に、青系統の第２の
偏光ビームスプリッタに入射させる第２の投写光を青色
光にしてなる光書込み式液晶プロジェクタ。
【請求項４】白黒が反転した映像書込み光を出射する
映像書込み光源、ＴＮ形液晶を用いた第１の液晶ライト
バルブ、この第１の液晶ライトバルブの光導電層に上記
映像書込み光を結像させる第１の光学系、上記第１の液
晶ライトバルブの液晶層に第１の投写光を照射する第１
の偏光ビームスプリッタ、上記第１の液晶ライトバルブ
で反射され上記第１の偏光ビームスプリッタを通過した
第１の反射光の光軸上に配設されたＴＮ形液晶を用いた
第２の液晶ライトバルブ、この第２の液晶ライトバルブ
の光導電層に上記第１の反射光を結像させる第２の光学
系、上記第１の偏光ビームスプリッタに対して偏光方向
が直交する向きに配設され上記第２の液晶ライトバルブ
の液晶層に第２の投写光を照射する第２の偏光ビームス
プリッタ、および上記第２の液晶ライトバルブで反射さ
れて上記第２の偏光ビームスプリッタを通過した第２の
反射光をスクリーン上に結像させる第３の光学系を備え
た光書込み式液晶プロジェクタ。