JP2982737B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタの光
学的構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶プロジェクタは、特開昭６３
−２４７７２０の様に、光源と、三原色分光用の第一の
ダイクロイックミラー群、画像形成素子、第二のダイク
ロイックミラー群、および投写レンズより構成されてい
た。また、前記光源と第一のダイクロイックミラー群と
の間にコールドミラ一を挿入し、光源より発する光線の
うち、可視光だけを第一のダイクロイックミラー群へ入
射するように構成された液晶プロジェクタも市販されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、液晶ライトバルブや、液晶ライトバルブと光源
の間に配置された偏光板の温度上昇が十分に抑えられな
いという問題点を有する。この原因は、液晶プロジェク
タの光源として、従来使用されていたハロゲンランプに
代わってメタルハライドランプが使われだしたことにあ
る。従来のハロゲンランプは、タングステンの高温発光
を利用したランプなので、赤外線が多量に出射され、こ
の赤外線を吸収した偏光板や液晶ライトバルブに温度上
昇が生じていた。したがってコールドミラーを使って可
視光のみ利用するという従来の考え方は、ハロゲンラン
プを使う際には、たいへん効果的であった。しかし、メ
タルハライドランプでは、アーク中における金属元素の
発光を利用しているので、赤外線などは弱く、可視光が
たいへん強い。この強い可視光線が、偏光板や、液晶ラ
イトバルブに吸収されることで、温度上昇が生じる。こ
の温度上昇は、偏光板や液晶ライトバルブの劣化を招く
ことがある。

【０００４】そこで本発明は、このような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、偏光板やライト
バルブの温度上昇や、偏光板、ライトバルブの劣化を防
ぐとともに、画質の高いプロジェクタを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、前記
光源から出射された光を複数色の色光に分離する色光分
離手段と、前記複数色の色光をそれぞれ変調する複数の
ライトバルブと、前記ライトバルブによってそれぞれ変
調された色光を合成する色光合成手段と、前記色光合成
手段から出射された光を投写する投写手段とを備えたプ
ロジェクタであって、前記色光分離手段は少なくとも１
枚のダイクロイックミラーを備え、前記ダイクロイック
ミラーは、前記ダイクロイックミラーの外形よりもひと
まわり小さい窓部を備えたミラー固定板に固定されてお
り、前記ミラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイッ
クミラーに光が入射する側に配置されていることを特徴
とする。

【０００６】また、本発明は、光源と、前記光源から出
射された光を複数色の色光に分離する色光分離手段と、
前記複数色の色光をそれぞれ変調する複数のライトバル
ブと、前記ライトバルブによってそれぞれ変調された色
光を合成する色光合成手段と、前記色光合成手段から出
射された光を投写する投写手段とを備えたプロジェクタ
であって、前記色光合成手段は少なくとも１枚のダイク
ロイックミラーを備え、前記ダイクロイックミラーは、
前記ダイクロイックミラーの外形よりもひとまわり小さ
い窓部を備えたミラー固定板に固定されており、前記ミ
ラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイックミラーに
よって反射される光が入射する側に配置されていること
を特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示す平
面図である。１は光源であるメタルハライドランプ、２
は反射板、３はガラス板、４はガラス板ケース、５は放
熱フィン、６は熱線カットフィルタ、７は緑色光反射ダ
イクロイックミラー、８はミラー固定板、９、１０は集
光レンズ、１１はミラー、１２は赤色光反射ダイクロイ
ックミラー、１３はミラー固定板、１４、１８、２２は
偏光板固定ガラス、１５、１９、２３は偏光板、１６、
２０、２４は液晶ライトバルブ、１７、２１、２５は下
ライトガイド３１に設けられた穴、２６は赤色光反射ダ
イクロイックミラー、２７はミラー固定板、２８はミラ
ー、２９は黄色光反射ダイクロイックミラー、３０はミ
ラー固定板、３１は下ライトガイド、３２は投写レンズ
である。また、４１、４２、４３は偏光板、４９はファ
ンである。

【０００８】また、本発明の実施形態を示す斜視図を図
２に示す。３３はファン、３４は上ライトガイド、３５
はフォーカス調整ネジ、３６は左右方向調整ネジ、３７
は上下方向調整ネジ、３８はフォーカス調整ネジであ
る。

【０００９】本実施形態のプロジェクタの構造は次の通
りである。光源であるメタルハライドランプ１は反射板
２に固定されており、メタルハライドランプ１の出射光
線の大部分は、反射板２の開口側前面に反射される。こ
のうち、赤外線反射コートを施した熱線カットフィルタ
６で赤外線は反射され、可視光のみが透過し、出射され
る。なお、この赤外線反射コートは、紫外線に対して
も、大部分を反射することが確認されている。

【００１０】熱線カットフィルタ６とメタルハライドラ
ンプ１との間には、ガラス板ケース４内に固定されたガ
ラス板３を設置している。このガラス板３は、屈折率を
ｎとすると、光線に対して、９０°−ＡＴＮ（１／ｎ）
の傾きを持たせることで、光線とガラス３の法線を含む
面に垂直な面の偏光成分を反射する。ガラス板１枚で、
約１５％の偏光成分を反射するので、数枚重ねて用いれ
ばかなりの偏光成分を反射することができる。

【００１１】このように、所定の偏光成分を除去する目
的は、偏光板１５、１９、２３の温度上昇を抑えること
にある。通常、液晶プロジェクタは、だ円偏光の光から
偏光板１５、１９、２３によって直線偏光を得た後、液
晶ライトバルブ１６、２０、２４でこれをせん光させ、
再び偏光板４１、４２、４３で直線偏光成分のみを取り
出すしくみになっている。液晶ライトバルブ１６、２
０、２４において、せん光する角度の大小を電気信号で
制御することにより、偏光板４１、４２、４３を通過す
る光量が変わる。このように、液晶プロジェクタでは１
種類の偏光光しか利用せず、これと直交する偏光成分
は、最初の偏光板１５、１９、２３で吸収され熱とな
る。これによる偏光板１５、１９、２３の温度上昇は、
１５０Ｗのメタルハライドランプ１では１００℃にも達
し、偏光板を焼くほどになる。したがって、ガラス板３
を使い、入射光線をそのブリュースター角とすることで
不要な偏光成分の光を除去し、偏光板１５、１９、２３
を熱から守る。

【００１２】ここで、ガラス板３の配置方法としては、
図３に示すように、一板のガラス板が光路の全範囲をお
おう方法が従来より提案されてきた。４４は光源である
メタルハライドランプ、４５は反射板、４６はガラス板
である。この例では、ガラス板４６の長さが大きいため
に、メタルハライドランプ４４と、液晶ライトバルブと
の距離が長くなり、液晶ライトバルブに光が集められず
に明るさが低下するという問題点があった。また、装置
全体の大きさも大きくなってしまうという問題点があっ
た。

【００１３】そこで、本例の示すプロジェクタでは、ガ
ラス板３をＶ字形に配置することで、メタルハライドラ
ンプ１と液晶ライトバルブ１６、２０、２４との距離を
短くし、集光を容易にした。

【００１４】図４は、光源からダイクロイックミラー群
手前までの構成の一例である。４４はメタルハライドラ
ンプ、４５は反射板、４７はガラス板、６は熱線カット
フィルタである。ガラス板４７は、入射光線に対しブリ
ュースター角度だけ傾いている。この例において、光量
の最も多い中心部でガラス板４７の枚数を多くし、光量
の少ない周辺部においては、ガラス板４７をなくした
り、少なくしたりしても良い。そうすれば、周辺での光
量低下を防ぐとともに、最も熱の集まる中央部で、不要
な偏光成分を大量に除去できるという効果がある。

【００１５】図５は、光源からダイクロイックミラー群
手前までの他の構成例である。４８はガラス板である。
この図に示した例では、ガラス板４８をさらに分割して
ある。したがって、光源であるメタルハライドランプ４
４と液晶ライトバルブとの距離がたいへん短くなり、液
晶ライトバルブへの集光が容易となり、明るい投写画像
を得ることが可能となる。また、機器の小型化により、
可搬性が向上することで、用途が広がり、コストダウン
も可能となる。

【００１６】この例においても、中央部に近い部分ほど
ガラス板４８の枚数を多くし、周辺部においてはガラス
板の枚数を少なくするようにすることができる。そのよ
うに構成すれば、防熱が最も必要な中央部の温度上昇が
抑えられる上、周辺部の光量低下を抑えることができる
というメリットがある。

【００１７】なお、図１、図４、図５に示した例におい
て、ガラス板としてクラウンガラスなどの光学ガラスを
用いれば、透過率、耐熱性など性能的に問題がない。し
かし、これらの図に示されたように、熱線フィルタ６を
メタルハライドランプ１、４４とガラス板３、４７、４
８との間に入れるとガラス板の温度上昇が抑えられる。
したがって、耐熱性のさほど高くないソーダガラス、白
板ガラスも、これらのガラス板３、４７、４８の材料と
して使用できる。ソーダガラス、白板ガラスなどは、材
料費が光学ガラスに比べたいへん安いので、大きなコス
トダウンとなる。

【００１８】図１に示した例では、ファン４９をメタル
ハライドランプ１、熱線カットフィルタ６、ガラス板３
に平行して配置してある。これは、発熱源であるメタル
ハライドランプ１と、断熱材である熱線カットフィルタ
６、およびガラス板３を１つのファン４９で効率良く冷
却することを目的とするものである。これにより、ダイ
クロイックミラー群に光線が入る前に大半の発熱成分は
除去できる。さらに、その熱をファン４９によって装置
外に排出できる。したがって、液晶ライトバルブ１６、
２０、２４や偏光板１５、１９、２３の温度上昇を抑え
ることができ、これらの光学要素の性能および信頼性を
向上させることが可能となる。

【００１９】図６に、光源からダイクロイックミラー群
手前までのさらに他の構成例を示す。６は熱線カットフ
ィルタ、５０はガラス板５１はファンである。本実施例
は、熱線カットフィルタ６がガラス板５０に対して、メ
タルハライドランプ４４と反対側に設置してある。した
がって、光源から発した光線は、ガラス板５０で一方の
直線偏光成分が除去された後、熱線カットフィルタ６に
達するので、温度上昇が少なくなる。

【００２０】熱線カットフィルタ６は、通常、光学ガラ
スに誘電体薄膜をマルチコートしてつくられている。こ
の薄膜は高熱を浴びるとはがれてしまう可能性があるた
め、図１に示した例のようにファン４９による冷却が必
要となる。また、ガラス基材自身も、４００℃以上の耐
熱性を必要とする高級なものとしなければならない。

【００２１】しかしながら、図６に示した例では、熱線
カットフィルタ６の温度上昇が少ないことから、誘電体
薄膜の熱によるはがれを低減することが可能となる。ま
た、ガラス基材の耐熱性もかなり下げられるので、基材
が安くなり、コストダウンが可能となる。一方、ガラス
板５０も光線に対し約６０℃の角度があることから、一
部分が特に高温になることがなく、耐熱性の低いガラス
を用いることが可能となる。ガラス板５０は、直線偏光
成分の反射率が１枚につき約１５％なので、枚数が多い
ほど効果が大きい。一方、コストは枚数に比例して高く
なる。したがって、耐熱性の低いコストの低いガラスが
使用できるのは、大きなメリットがある。

【００２２】また、本実施形態では、ガラス板３、５０
が、光源方向を頂点とするＶ字形に配置されている。こ
のように配置されたガラス板３、５０は、光束を中央方
向に屈折させることから集光の役目も果たしている。反
射板２、４５が、液晶ライトバルブ１６、２０、２４に
比べ大きい場合には、この集光効果が画面を明るくする
上で、大切となる。

【００２３】また、このように配置すれば、ガラス板
３、５０によって反射された光も外側へ向かうので、放
熱の効果も大きい。特に、図６に示す例では、反射板４
５の前面を熱線カットフィルタ６がふさぐことがなく、
Ｖ字形のガラス板５０があるだけなので、メタルハライ
ドランプ４４の周辺の空気の流通性が良い。したがっ
て、ファン５１によるランプの冷却効果も大きく、ラン
プ寿命を延ばすことが可能となる。

【００２４】さらに、本実施形態では、ガラス板３をガ
ラス板ケース４内に設置している。ガラス板ケース４
は、ガラス板３を固定する他、ガラス板３からの反射光
を受け止め、熱に変えて放出する働きをする。ガラス板
ケース４の材質としては、放熱性の良い黒色アルミニウ
ムなどの黒体化金属とする。このガラス板ケース４を下
ライトガイド３１上にのせ、固定する。さらに、ガラス
板ケース４外壁のうち、ガラス板３からの反射光が当た
る部分にフィン５を付けてある。これは、ガラス板ケー
ス４からの放熱を大きくすることが目的である。また、
ガラス板ケース４を用いることで、熱が上下のライトガ
イド３１、３４に直接伝わらないようにしてある。この
場合、ガラス板ケース４と下ライトガイド３１との間
に、断熱のスペーサを配置すれば、より熱の遮断は完全
となる。

【００２５】なお、ガラス板３をガラス板ケース４内に
設置せず、直接下ライトガイド３１に固定するようにし
ても良い。この場合、には、ダイクロイックミラー群と
の光軸合わせが容易になるというメリットがある。

【００２６】次に、本実施形態のプロジェクタにおけ
る、ダイクロイックミラー群について説明する。ここ
で、ダイクロイックミラー群とは、緑色光反射ダイクロ
イックミラー７から黄色光反射ダイクロイックミラー２
９に至るダイクロイックミラー、集光レンズ、偏光板、
液晶ライトガイドによって構成される部分である。これ
らのダイクロイックミラー群は、図２に示すように、上
ライトガイド３４と下ライトガイド３１に固定されてい
る。さらに、このダイクロイックミラー群の冷却のため
に、下ライトガイド３１の下方にファン３３が設けられ
ている。

【００２７】メタルハライドランプ１から出射された光
は、緑色光反射ダイクロイックミラー７、赤色光反射ダ
イクロイックミラー１２により緑、赤、青の三色光に分
離され、液晶ライトバルブ１６、２０、２４に入射す
る。一方、液晶プロジェクタに入力されたビデオ信号
は、緑、赤、青ごとの信号に分解され、液晶駆動信号に
変換された後、各液晶ライトバルブ１６、２０、２４に
入力される。これらによって、液晶ライトバルブ１６、
２０、２４では、それぞれ緑、赤、青の投写用の原画が
構成される。これらの原画は、赤色光反射ダイクロイッ
クミラー２６、黄色光反射ダイクロイックミラー２９に
よって合成され、投写レンズ３２を介して投写される。
以上が主なダイクロイックミラー群の作用である。

【００２８】上記構成のダイクロイックミラー群におい
て、液晶ライトバルブ１６を緑色光を変調するライトバ
ルブ、同２４を青色光を変調するライトバルブとするこ
とで、液晶ライトバルブの歩留まりを上げ、コストダウ
ンを達成することができる。この点について説明する。

【００２９】液晶ライトバルブ１６、２０、２４の関係
については、液晶ライトバルブ１６、２４は同一構成の
もので良く、同２０はそれらとミラー反転の構成でなけ
ればならない。一方、液晶ライトバルブは、数万以上の
トランジスタによって駆動されている微細画素の集まり
である。したがって、駆動できない画素（欠陥）ができ
やすい。液晶プロジェクタとしては、この欠陥ができる
だけ目立たないようにする必要がある。その方法とし
て、緑色光を変調するライトバルブについては欠陥の少
ないものを使用し、青色光を変調するライトバルブにつ
いては欠陥を許容する方法が考えられる。なぜなら、人
の目は緑色に対する感度がたいへん高く、青色に対する
感度は比較的低いからである。したがって、液晶ライト
バルブを製造した時、欠陥の多いものを青色光を変調す
る液晶ライトバルブ２４とし、欠陥の少ない物を緑色光
を変調する液晶ライトバルブ１６とすれば、欠陥が原因
で使用できない液晶ライトバルブの数はかなり少なくな
る。したがって、液晶ライトバルブの歩留まりが実質的
に向上することになり、コストダウンが可能となる。液
晶ライトバルブの価格を決めている要因のうち、歩留ま
りが無視できないことを考えれば、この効果はたいへん
大きい。

【００３０】また、液晶ライトバルブ２４の位置に青色
光を導くことは、偏光板２３、および液晶ライトバルブ
２４の冷却という点でも効果的である。なぜなら、青色
光は波長が短いためエネルギーが大きく、偏光板による
光吸収による温度上昇が最も大きいからである。

【００３１】ここで、各液晶ライトバルブ１６、２０、
２４において発生した熱の冷却を促すために、下ライト
ガイド３１の下方にはファン３３が設置されている。し
かし、３枚の液晶ライトバルブがクランク状に配置され
ているため、小型のファン３３のみで３枚の液晶ライト
バルブを同時に、効率良く冷却することはむずかしい。
すなわち、ファン３３の外周付近に配置される液晶ライ
トバルブ１６、２４、および偏光板１５、２３の冷却は
効率的に行われる一方、中央付近に配置された液晶ライ
トバルブ２０、および偏光板１９の冷却は、あまり効率
的に行われない。

【００３２】したがって、液晶ライトバルブ２４を青色
光変調用とすることは、冷却効率という点で好ましく、
偏光板２３、および液晶ライトバルブ２４の性能、信頼
性を大きく高めることとなる。

【００３３】なお、メタルハライドランプ１では、一般
に、発光成分のうち緑色光の成分がかなり多いため、液
晶ライトバルブ１６も高温になりやすいが、本例では、
緑色光を変調する液晶ライトバルブ１６もファン３３の
外周部に配置することによって、冷却効果を高めてい
る。

【００３４】次に図１のダイクロイックミラー群におけ
る偏光板の構成について記す。

【００３５】一般に、図７に示すように、反射平面に対
し、その法線と光の進行方向を含む平面に平行な偏光成
分をＰ成分、垂直な偏光成分をＳ成分という。そして、
図８に示すように、緑色光反射ダイクロイックミラー
７、赤色光反射ダイクロイックミラー１２、赤色光反射
ダイクロイックミラー２６、黄色光反射ダイクロイック
ミラー２９の特性は、一般に、Ｓ偏光とＰ偏光とで異な
る。図１に示す例では、液晶ライトバルブ１６、２０、
２４の前後の偏光板１５，４１、１９，４２、２３，４
３の吸収軸の方向によって２通りの光学系が可能であ
る。

【００３６】まず第１に、前後の偏光板の吸収軸方向が
概平行な場合について述べる。この場合、偏光板１５、
１９、２３の前のダイクロイックミラーと、偏光板４
１、４２、４３後のダイクロイックミラーで、偏光方向
は同じとなる。黄色光反射ダイクロイックミラー２９の
特性がＰ偏光よりＳ偏光の方がすぐれているため、Ｓ偏
光を用いる。つまり、図８に示すように、黄色光反射ダ
イクロイックミラー２９は、長波長帯での反射率が悪い
ため、Ｐ偏光成分が使えない。したがって、すべてのダ
イクロイックミラーで、図８の点線で示すＳ偏光を用い
る。この際、Ｐ偏光分の一部はガラス板３で反射され、
除去される。

【００３７】しかし、残りは偏光板１５、１９、２３に
吸収されて熱となる。特に、青色光の光路に配置される
偏光板２３におけるＰ偏光成分の吸収は大きくなり、温
度上昇も大きい。したがって、この場合は偏光板２３の
材質を高耐熱性のものにしたり、ファン３３からの風量
を大きくして冷却力を大きくする必要がある。

【００３８】次に、液晶ライトバルブの前後の偏光板の
吸収軸が概直交している場合の光学系構成例について記
す。この場合も、前述した吸収軸が概平行の場合と同様
の理由で、光の合成としての赤色光反射ダイクロイック
ミラー２６、および黄色光反射ダイクロイックミラー２
９では、Ｓ偏光を用いる。液晶ライトバルブの前後の偏
光板で、吸収軸が概直交しているため、メタルハライド
ランプ１からの光を分離する過程では、Ｐ偏光を用い
る。この場合の緑色光反射ダイクロイックミラー７、お
よび赤色光反射ダイクロイックミラー１２の特性は、図
８の実線に示すＰ偏光特性となる。したがって、Ｓ偏光
成分が偏光板１５、１９、２３で熱となる。Ｓ偏光成分
のうち、一部はガラス板３で反射され除去される。しか
し、緑色光、および青色光の光路に配置される偏光板１
５、２３には、多くのＳ偏光が照射され、高温となる。
特に青色光の光路に配置される偏光板２３では、エネル
ギーの高い青色光が吸収されるので、温度上昇が大き
い。したがって、冷却用のファン３３からの風量が大き
くなるように、下ライトガイド３１に大きな穴２５をあ
ける必要がある。また、青色光の光路に配置する偏光板
を高耐熱用偏光板としても良い。一般に偏光板は、青色
光の偏光率が悪いが、高耐熱用偏光板は一般の偏光板に
比べ青色光の偏光率が高い。したがって、青色光の偏光
度を高めることができ、高いコントラストが得られると
いう効果もある。

【００３９】なお、本例では、偏光板１５、１９、２３
には光が直接当たり温度も上がるので、これらを偏光板
固定ガラス１４、１８、２２に貼ることで変形を防止し
ている。この際、偏光板固定ガラス１４、１８、２２の
光源側には、反射防止用の薄膜コートをしてある。偏光
板が貼りつけられる反対側の面には反射防止用の薄膜コ
ートを施していない。なぜなら、空気からガラスといっ
た屈折率の大きく変わる場合にのみ、表面での反射が生
じるからである。すなわち、偏光板固定ガラス１４、１
８、２２と偏光板とは粘着層である樹脂によって貼り合
わされており、屈折率の変化が小さいので、反射防止用
のコートが必要ないのである。また、液晶ライトバルブ
から投写レンズ３２側にある偏光板４１、４２、４３
は、温度上昇が比較的少ないので、偏光板固定ガラスに
は貼り付けてはいない。

【００４０】なお、偏光板の温度上昇対策として、光源
側の偏光板１５、１９、２３には高耐熱性の偏光板を用
い、投写レンズ３２側の偏光板４１、４２、４３には一
般の高コントラスト用の偏光板を用いるようにしても良
い。

【００４１】また、緑色光の光路に配置された偏光板固
定ガラス１４にのみ反射防止用のコートを施さず、他の
偏光板固定ガラス１８、２２にのみ反射防止用のコート
を施せば、緑色光の量を他の色光の光量に比べて落とす
ことができる。このような構成をメタルハライドランプ
１のように緑色光の成分が多い光源に採用すると、投写
画像の色のバランスを調整することができる。

【００４２】また、偏光板１５、１９、２３、および液
晶ライトバルブ１６、２０、２４の前後に、上下ライト
ガイド３１、３４に穴１７、２１、２５、３９、４０を
設け、ファン３３からの風を偏光板、および液晶ライト
バルブ両面に流している。このような構成により、偏光
板１５、１９、２３、４１、４２、４３および液晶ライ
トバルブ１６、２０、２４の温度上昇を低減し、熱によ
る劣化を防止することができる。

【００４３】次に、図１に示す例における各ダイクロイ
ックミラーについて説明する。

【００４４】緑色光反射ダイクロイックミラー７は、メ
タルハライドランプ１からの出射光のうち、緑色光のみ
を反射する。赤色光反射ダイクロイックミラー１２は、
赤色光のみを反射する。また、ミラー１１、２８は全波
長域に渡る反射ミラーである。赤色光反射ダイクロイッ
クミラー２６は黄色光〜赤色光を反射するミラーであ
る。ダイクロイックミラー２６が黄色光〜赤色光を反射
するようにすることにより、この赤色光反射ダイクロイ
ックミラー２６に入射される緑色光、および赤色光が、
赤色光反射ダイクロイックミラー２６の傾き変化、バラ
ツキによって変色するのを防止できる。

【００４５】黄色光反射ダイクロイックミラー２９は、
青色光のみ透過し、緑色光、赤色光を反射する特性を有
している。これは、次の理由による。緑色光反射ダイク
ロイックミラー７、および赤色光反射ダイクロイックミ
ラー１２によって、メタルハライドランプ１からの白色
光から緑色光および赤色光が除かれる。したがって、液
晶ライトバルブ２４からは、青から緑および橙色の光が
出射される。これらのうち、橙色光は青色光には不要の
光である。なぜなら、橙色光が混ざると青色光の純度が
低下し、汚れた色光になるからである。したがって、黄
色光反射ダイクロイックミラー２４で、青色光のみを透
過させるようにする。

【００４６】黄色光反射ダイクロイックミラー２６を透
過した青色光は、黄色光反射ダイクロイックミラー２９
で反射された緑色光、および赤色光とともに、投写レン
ズ３２に入射される。

【００４７】ここで、合成系のダイクロイックミラー群
に関しては、スクリーン投影像のボケが最小になるよう
構成してある。つまり、液晶ライトバルブ１６の像は、
赤色光反射ダイクロイックミラー２６を通過し、黄色光
反射ダイクロイックミラー２９で反射し、投写レンズ３
２よりスクリーンに投影されている。この際、赤色光反
射ダイクロイックミラー２６を通過することで、非点収
差が生じ、像の解像度が低下する場合がある。また、黄
色光反射ダイクロイックミラー２９で反射される際、ミ
ラーの面精度不足により、収差を生じる場合がある。こ
のように、光線がミラーを通過したり、反射したりする
ことによる収差の発生は、他の液晶ライトバルブについ
ても同様である。これらの収差をなくすためには、ミラ
ーの厚みを薄くすることと、ミラーの反射面の面積度を
出すことが必要とされる。しかし、両者は、相反するこ
とである。つまりミラーの面精度を高めるためには、ミ
ラーの厚みを厚くする必要があるが、このことは、ミラ
ー透過による非点収差を大きくする結果となる。

【００４８】図１に示す例では、この矛盾を解決するた
めに、次のような構成としている。すなわち、ミラー面
精度が特に問題となるのは投写レンズ３２手前のダイク
ロイックミラー２９であるから、ダイクロイックミラー
２９は、厚く、面精度の高いものとする。一方、ダイク
ロイックミラー２９を通過する光は青色光とした。青色
は比視感度が最も低く、他色に比べて、多少ボケていて
も、さほど問題とはならないからである。そして、ミラ
ー２８については透過する光がないため、厚みを十分と
って高い平面度を与えるようにした。また、赤色光反射
ダイクロイックミラー２６は、投写レンズ３２よりやや
遠くにあるので、平面の面精度は、ダイクロイックミラ
ー２９よりも低くても、収差の量が少ない。したがっ
て、ダイクロイックミラー２６を薄くし、面精度を落と
すとともに、液晶ライトバルブ１６の像の、ダイクロイ
ックミラー２６通過によるボケを最小限としている。こ
れによって、比視感度の高い緑色光、および、赤色光変
調用の液晶ライトバルブ１６、２０の収差をおさえ、全
体の画質の解像度を上げている。

【００４９】以上のように、投写レンズ３２に最も近い
ダイクロイックミラー２９を、厚く、面精度の高い物と
し、他のダイクロイックミラー２６については、薄い物
とし、かつ、比視感度の大きな緑色については、厚いダ
イクロイックミラーを通過させない構成とする、このこ
とで、解像度の高い液晶ビデオプロジェクタが得られ
る。解像度を落とさない手段としては、液晶ライトバル
ブ２０を緑色変調用とし、ダイクロイックミラー２６、
２９を厚く、面精度の良いものとする方法もあるが、前
述したように、緑色変調用のライトバルブに要求される
欠陥の少なさを考えると、本例のように、液晶ライトバ
ルブ１６を緑色変調用とすることは、実質的に歩留まり
を向上させることが可能となる点で大きな効果がある。

【００５０】図９に、図１に示した実施例の光分離系
の、ミラー固定構造の斜視図を示す。光分離系とは、緑
色光反射ダイクロイックミラー７、および、赤色光反射
ダイクロイックミラー１２を指す。５２はミラー固定
板、５３は位置決め用ダボ、５４はライトガイドに固定
するためのネジ穴、５５はダイクロイックミラー、５
６、５７はミラー押さえ板である。また５８は入射光
線、５９は反射光線、６０は透過光線である。ダイクロ
イックミラー５５は、ミラ一固定板５２に、ミラー押さ
え板５６、５７で圧接固定されている。その方向は、入
射光線５８の反対側に、固定されている。これによりミ
ラー固定板５２の窓部が見切りとなり、反射光５９と透
過光６０が、開口部周辺で等しい光の分布となる。すな
わち、反射光５９と透過光６０を再び合成した時、光の
分布が同じことから、画面周辺が色づくことがなくな
る。

【００５１】図１０に図１に示した例の光合成系のミラ
ー固定構造の斜視図を示す。光合成系とは、赤色光反射
ダイクロイックミラー２６と黄色光反射ダイクロイック
ミラー２９を指す。６１はミラー固定板、６２は位置決
め用ダボ、６３はライトガイドに固定するためのネジ
穴、６４はダイクロイックミラー、６５、６６はミラー
押さえ板、６７はネジ穴、６８は入射光Ａ、６９は入射
光Ｂ、７０は透過光、７１は反射光である。ダイクロイ
ックミラー６４は、ミラー押さえ板６５、６６によって
ミラー固定板６１に圧接固定されている。なお、ダイク
ロイックミラー６４とミラー固定板６１と間に、両面テ
ープを挟むと、ダイクロイックミラー６４が、衝撃でお
れることがなくなる。

【００５２】本実施例では、入射光６８、６９のそれぞ
れの見切りがミラ一固定板６１の窓部となっている。し
たがって、開口部である窓部周辺での光の分布が入射光
Ａの透過光７０と、入射光Ｂの反射光７１とで同じにな
る。このことは、画面周辺部において、色づきがなくな
ることを意味している。以上、図１０、および図１１の
ように、ダイクロイックミラー後の光の開口が、透過
光、および反射光ともにミラー固定板５２、６１の開口
部によって決まる方向に、ダイクロイックミラー５５、
６４とミラー固定板５２、６１を設定すれば、画面の周
辺部での三原色混合割合不良による色づきがなくなると
いう効果がある。

【００５３】次に、図１に示す例におけるの集光レンズ
９、１０について説明する。これらの集光レンズは、メ
タルハライドランプ１から発し、反射板１で反射した光
を液晶ライトバルブ１６、２０、２４へ集光する働きを
する。本実施例では、集光レンズ９、１０を１番目の分
離用ミラーである緑色光反射ダイクロイックミラー７
と、２番目のミラーであるミラー１１、および赤色光反
射ダイクロイックミラー１２との間に、それぞれ入れた
ので、集光レンズ９、１０のためのスペースを特に設け
る必要がない。つまり、集光レンズ９、１０を本実施例
の位置に入れることは、小型化となる利点がある。

【００５４】また、集光上からも、この位置にレンズを
挿入することで、最も明るくなる。なぜならば、メタル
ハライドランプ１は、たいへん温度が高くなるので、そ
の対策として反射板２はかなり大きなものとなる。反射
板２をガラスでつくると、口径が約８０ｍｍと大きくな
る。一方、偏光板、および、液晶ライトバルブは、熱に
対して弱い。この対策として、不要な偏光成分を予め除
くためのガラス板３が必要となる。したがって、光源で
あるメタルハライドランプ１および反射板２と液晶ライ
トバルブ１６、２０、２４との距離は、かなり長いもの
となる。一般に、反射板２は、光の集光性を高めるため
に、パラボラの反射面としている。また、光源であるメ
タルハライドランプ１の発光部をそのパラボラの焦点よ
り、弱若手前に出すことで、集光径は小さくできる。し
かし、光源と液晶ライトバルブの距離が長いこと、反射
板２の口径に対し、液晶ライトバルブの開口が小さいこ
と、メタルハライドランプ１の発光部が点でなく、数ミ
リの線であることなどから、液晶ライトバルブ１６、２
０、２４に有効に集光することは、集光レンズ９、１０
なしでは、不可能である。この集光レンズ９、１０の意
味は、次のとおりである。まず、反射板２の焦点より少
し手前にメタルハライドランプの発光部を置くことによ
り、集光レンズ９、１０の開口部程度に光が絞られる。
これを、さらに集光レンズ９、１０で、液晶ライトバル
ブ１６、２０、２４の開口部の大きさまで絞り込む。こ
れによる効果は、集光レンズなしの場合に比べ、約１．
５倍以上の明るさである。

【００５５】なお、本実施例の構成では、反射板２をパ
ラボラ形状とし、そのｆ値をｆ＝９ｍｍから１２ｍｍ、
口径を６５ｍｍから８５ｍｍ、パラボラの焦点とメタル
ハライドランプ１の中心を２ｍｍから４．５ｍｍ開口側
に出すよう設定してある。また、集光レンズ９、１０
は、焦点距離１００ｍｍから２５０ｍｍの間に設定すれ
ば良い。

【００５６】図１１に上記構成の際の光源、パラボラ焦
点の距離と明るさの関係を示す。光源が、パラボラ焦点
に近い時は、周辺の明るさは出るが、全体の明るさが不
十分である。また、光源が、パラボラ焦点よりかなり前
に出ると、周辺部、全体の明るさともに低下する。以上
が、図１に示す例におけるの集光レンズ９、１０に関す
る説明である。

【００５７】次に、図１に示す例における偏光板１５、
１９、２３、液晶ライトバルブ１６、２０、２４、偏光
板４１、４２、４３の取り付け、調整について説明す
る。

【００５８】前述したように、偏光板１５、１９、２３
は光線に直接当たるため、かなりの高温となる。そのた
め、ファン３３がライトガイド下３１下方にあり、冷風
を、下ライトガイド３１の穴１７、２１、２５を通し
て、偏光板の両面に送り込んでいる。そして、図２に示
すように、穴３９、４０を通して抜いている。しかし、
ファン３３の故障停止などで、偏光板１５、１９、２３
は急激に熱くなる場合も十分考慮する必要がある。偏光
板は一般に薄い樹脂なので、変形しやすい。したがっ
て、その保護のために、偏光板固定ガラス１４、１８、
２２に貼りつけてある。液晶ライトバルブ１６、２０、
２４に関しても、両面空気冷却構造をとっている。

【００５９】さて、液晶ライトバルブ１６、２０、２４
には、投写レンズ３２に対して一定の距離となるように
調整するフォーカス調整、また、３枚の液晶ライトバル
ブの各画素を投写レンズ３２で投写した際、１つに合う
ようにする画素合わせ調整の２つの調整が必要となる。
このうち、フォーカス調整は３つの液晶ライトバルブ１
６、２０、２４のそれぞれについて必要であり、画素合
わせ調整は１枚の液晶ライトバルブに対して、他の２枚
の液晶ライトバルブを合わせれば良い。これらの調整機
構を図２を用いて説明する。液晶ライトバルブ２０と投
写レンズ３２との距離は、フォーカス調整ネジ３５によ
って調整可能となっている。また、液晶ライトバルブ１
６と投写レンズ３２との距離は、フォーカス調整ネジ３
８によって調整可能となっている。さらに、液晶ライト
バルブ１６は、液晶ライトバルブ２０に対して各画素を
一致させるために、左右方向調整ネジ３６、および上下
方向調整ネジ３７によって、それぞれ左右、上下方向に
移動可能となっている。さらにまた、液晶ライトバルブ
２４についても、液晶ライトバルブ１６と同様、液晶ラ
イトバルブ２０に対して各画素を一致させることが可能
となっている。

【００６０】なお、液晶ライトバルブ２０と１６は、赤
色光反射ダイクロイックミラー２６によって互いにミラ
ー対称の関係にあるので、液晶ライトバルブ２０に対す
る液晶ライトバルブ１６のずれ量は小さい。したがって
液晶ライトバルブ１６の調整量を液晶ライトバルブ２４
に比べて小さく設定しても良い。また、液晶ライトバル
ブ２０と２４は、黄色光反射ミラー２９に対してミラー
対称なので、黄色光反射ミラー２９の取りつけ角度によ
って、両者の画素ずれ量が大きく変化する。したがっ
て、液晶ライトバルブ２４の調整量を大きく設定しても
良い。また、黄色光反射ダイクロイックミラー２９の取
りつけ角度を調整できるような機構をミラー固定板３０
に設けても良い。

【００６１】次に本実施形態における液晶ライトバルブ
１６、２０、２４の側面図を図１２に、平面図を図１３
に示す。７２はバス基板、７３はＴＦＴ基板、７４は対
向基板７５はコネクタ、７６はブラックストライプ、７
７は見切りである。ＴＦＴ基板７３、および対向基板７
４は透明物質であるガラスを基材として作られている。
ＴＦＴ基板７３上には、各画素のスイッチングをするた
めのトランジスタが構成されている。また、対向基板７
４上には、ＴＦＴ基板７３上のトランジスタを光から保
護するためのブラックストライプ７６が形成されてい
る。ＴＦＴ基板７３における温度上昇は、このブラック
ストライプ７６による光の吸収、およびＴＦＴ基板７
３、対向基板７４の基材による光の吸収が原因である。
したがって、ブラックストライプ７６に、光の反射率が
高い物質を用いることが好ましい。たとえば、アルミニ
ウム、ニッケルなどである。これによって、液晶ライト
バルブにおける温度上昇が防止できるため、性能が良
く、信頼性の高い液晶プロジェクタを得ることが可能と
なる。なお、対向基板７４上には見切り７７が形成して
ある。本例では、見切り７７を対向基板７４の縁いっぱ
いにとることで、ＴＦＴ基板７３上に形成されたトラン
ジスタを光から保護するようにしている。

【００６２】最後に、図１、および図２に示す本実施形
態のプロジェクタの全体的な構成の特徴を述べる。本実
施形態では、メタルハライドランプ１、上ライトガイド
３４、下ライトガイド３１、およびそれらライトガイド
に収納されるダイクロイックミラー群、投写レンズ３２
をすべて、水平に配置している。また、液晶ライトバル
ブ等を冷却するためのファン３３を下ライトガイド３１
の下方に配置し、ランプを冷却するためのファン４９を
メタルハライドランプ１およびガラス板３、熱線カット
フィルタ６の側面に配置している。このような構成によ
れば、装置の高さが小さく平面的となるため、デザイン
的に優れたプロジェクタを得ることが可能となる。ま
た、ビデオ機器、オーディオ機器と重ね置きができるの
で、設置に好都合である。さらに、平面的な形状である
ため、上面からの熱の放射が効率的である。

【００６３】なお、本実施形態のプロジェクタにおい
て、下ライトガイド３１に投写レンズ３２を直接固定す
れば、投写レンズ３２と各液晶パネルとの距離が正確に
出せるため、各液晶パネルの画素合わせ調整も簡単にで
きるというメリットがある。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、光源と、前
記光源から出射された光を複数色の色光に分離する色光
分離手段と、前記複数色の色光をそれぞれ変調する複数
のライトバルブと、前記ライトバルブによってそれぞれ
変調された色光を合成する色光合成手段と、前記色光合
成手段から出射された光を投写する投写手段とを備えた
プロジェクタであって、前記色光分離手段は少なくとも
１枚のダイクロイックミラーを備え、前記ダイクロイッ
クミラーは、前記ダイクロイックミラーの外形よりもひ
とまわり小さい窓部を備えたミラー固定板に固定されて
おり、前記ミラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイ
ックミラーに光が入射する側に配置されていることによ
り、あるいは、前記色光合成手段は少なくとも１枚のダ
イクロイックミラーを備え、前記ダイクロイックミラー
は、前記ダイクロイックミラーの外形よりもひとまわり
小さい窓部を備えたミラー固定板に固定されており、前
記ミラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイックミラ
ーによって反射される光が入射する側に配置されている
ことにより、ミラー固定板の窓部が反射光に対しても透
過光に対しても見切りとなり、反射光と透過光とが開口
部周辺で等しい分布となり、画面周辺部の色づきを防止
できる。従って、本発明によれば、画質の高いプロジェ
クタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロジェクタの一実施形態を示す平面
図。

【図２】本発明のプロジェクタの一実施形態を示す斜視
図。

【図３】従来の液晶プロジェクタの光源からガラス板ま
での構成の側面図。

【図４】本発明のプロジェクタの一実施形態における、
光源からガラス板までの構成の側面図。

【図５】本発明のプロジェクタの実施例のうち．光源か
らガラス板までの構成の側面図。

【図６】本発明のプロジェクタの実施例のうち、光源か
らガラス板までの構成の側面図。

【図７】偏光の説明図。

【図８】ダイクロイックミラーの特性図。

【図９】本発明のプロジェクタの一実施形態における光
分離系のミラー固定構造を示す斜視図。

【図１０】本発明のプロジェクタの一実施形態における
光合成系のミラー固定構造を示す斜視図。

【図１１】本発明のプロジェクタの一実施形態における
光源、パラボラ焦点の距離と明るさとの関係図。

【図１２】本発明のプロジェクタの一実施形態における
液晶ライトバルブの断面図。

【図１３】本発明のプロジェクタの一実施形態における
液晶ライトバルブの平面図。

【符号の説明】

１，４４・・・メタルハライドランプ ２，４５・・・反射板 ３，４６，４７，４８，５０・・・ガラス板 ４・・・ガラス板ケース ５・・・放熱フィン ６・・・熱線カットフィルタ ７・・・緑色光反射ダイクロイックミラー ８，１３，２７，３０，５２，６１・・・ミラー固定板 ９，１０・・・集光レンズ １１，２８・・・ミラー １２，２６・・・赤色光反射ダイクロイックミラー １４，１８，２２，・・・偏光板固定ガラス １５，１９，２３，４１，４２，４３・・・偏光板 １６，２０，２４・・・液晶ライトバルブ １７，２１，２５，３９，４０・・・穴 ２９・・・黄色光反射ダイクロイックミラー ３１・・・下ライトガイド ３２・・・投写レンズ ３３，４９，５１・・・ファン ３４・・・上ライトガイド ３５，３８・・・フォーカス調整ネジ ３６・・・左右方向調整ネジ ３７・・・上下方向調整ネジ ５３，６２・・・位置決め用ダボ ５４，６３，６７・・・ネジ穴 ５５，６４・・・ダイクロイックミラー ５６，５７，６５，６６・・・ミラー押さえ板 ５８・・・入射光線 ５９・・・反射光線 ６０・・・透過光線

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源から出射された光を複
   数色の色光に分離する色光分離手段と、前記複数色の色
   光をそれぞれ変調する複数のライトバルブと、前記ライ
   トバルブによってそれぞれ変調された色光を合成する色
   光合成手段と、前記色光合成手段から出射された光を投
   写する投写手段とを備えたプロジェクタであって、 前記色光分離手段は少なくとも１枚のダイクロイックミ
   ラーを備え、前記ダイクロイックミラーは、前記ダイク
   ロイックミラーの外形よりもひとまわり小さい窓部を備
   えたミラー固定板に固定されており、 前記ミラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイックミ
   ラーに光が入射する側に配置されていることを特徴とす
   るプロジェクタ。
2. 【請求項２】 光源と、前記光源から出射された光を複
   数色の色光に分離する色光分離手段と、前記複数色の色
   光をそれぞれ変調する複数のライトバルブと、前記ライ
   トバルブによってそれぞれ変調された色光を合成する色
   光合成手段と、前記色光合成手段から出射された光を投
   写する投写手段とを備えたプロジェクタであって、 前記色光合成手段は少なくとも１枚のダイクロイックミ
   ラーを備え、前記ダイクロイックミラーは、前記ダイク
   ロイックミラーの外形よりもひとまわり小さい窓部を備
   えたミラー固定板に固定されており、 前記ミラー固定板の前記窓部は、前記ダイクロイックミ
   ラーによって反射される光が入射する側に配置されてい
   ることを特徴とするプロジェクタ。