JP3057232B2 - ２板式液晶プロジェクタ - Google Patents
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/148—Beam splitting or combining systems operating by reflection only including stacked surfaces having at least one double-pass partially reflecting surface
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶パネル
を２枚使用する新規な液晶プロジェクタ、即ち２板式液
晶プロジェクタに関する。
を２枚使用する新規な液晶プロジェクタ、即ち２板式液
晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶プロジェクタは、1989年に世界初の
量産化に成功して以来、様々な技術的問題が解決されて
きた。たとえば、光源と照明対象物との間のフォーム変
換によるエネルギー損失の問題と光源の照度のむらの問
題とはいずれも光学レンズアレイ積分器（Optical Lens
Array Integrator またはGlass Rod Integrator）の使
用により、また偏光吸収によるエネルギー損失の問題は
偏光変換技術（Polarization Conversion Technique)に
より、そしてディスプレイの色階調の問題はダイクロイ
ックミラーの使用によりそれぞれ解決されている。ま
た、解像度に関しては、高温多晶薄膜トランジスタ液晶
ディスプレイ（High Temperature Poly-TFTLCD）の使用
により、高密度（1.3 ”，1024×768)、高解像度（VGA,
SVGA, XGA）、及び高画質（コントラスト比＞ 200：
１）の目標が達成されている。
量産化に成功して以来、様々な技術的問題が解決されて
きた。たとえば、光源と照明対象物との間のフォーム変
換によるエネルギー損失の問題と光源の照度のむらの問
題とはいずれも光学レンズアレイ積分器（Optical Lens
Array Integrator またはGlass Rod Integrator）の使
用により、また偏光吸収によるエネルギー損失の問題は
偏光変換技術（Polarization Conversion Technique)に
より、そしてディスプレイの色階調の問題はダイクロイ
ックミラーの使用によりそれぞれ解決されている。ま
た、解像度に関しては、高温多晶薄膜トランジスタ液晶
ディスプレイ（High Temperature Poly-TFTLCD）の使用
により、高密度（1.3 ”，1024×768)、高解像度（VGA,
SVGA, XGA）、及び高画質（コントラスト比＞ 200：
１）の目標が達成されている。
【０００３】今日、液晶プロジェクタは10 lm/W の発光
効率を実現することができる。たとえば EPSON社製のEL
P-7300は、CRT, PDP, LED, FEL等のあらゆるディスプレ
イ中で最高の発光効率を誇る。目下、液晶プロジェクタ
は高輝度（＞1200ANSIルーメン）、高解像度（＞1280×
1024）小型化、軽量化の方向に向けて研究開発の努力が
続けられている。
効率を実現することができる。たとえば EPSON社製のEL
P-7300は、CRT, PDP, LED, FEL等のあらゆるディスプレ
イ中で最高の発光効率を誇る。目下、液晶プロジェクタ
は高輝度（＞1200ANSIルーメン）、高解像度（＞1280×
1024）小型化、軽量化の方向に向けて研究開発の努力が
続けられている。
【０００４】従来の液晶プロジェクタには１板式及び３
板式の２種類があり、いずれも透過型の液晶パネルを使
用している。ただし、解像度が高くなるに伴って液晶パ
ネルの大きさを現レベルにとどめるためには、透過型か
ら反射型に変更して開口数（numerical aperture）を増
加させる必要がある。
板式の２種類があり、いずれも透過型の液晶パネルを使
用している。ただし、解像度が高くなるに伴って液晶パ
ネルの大きさを現レベルにとどめるためには、透過型か
ら反射型に変更して開口数（numerical aperture）を増
加させる必要がある。
【０００５】反射型の液晶パネルでは、反射金属層の下
に TFTの下が形成されている。この反射金属層自身に光
を遮る機能があるため、 TFTの発光時の TFTでの電流の
漏洩を防ぐためにブラックマトリックスを使用する必要
がない。このため、反射型は透過型に比して、各画素の
面積が小さくてすみ、より好ましい開口数を有すること
ができる。ただし、反射型液晶パネルの面積縮小により
プロジェクタ全体の集光率が低下するため、ある特定発
散角である特定面積を照射するために一定アーク距離を
有する電球を使用した場合には、照明システムの集光率
には眼界がある。
に TFTの下が形成されている。この反射金属層自身に光
を遮る機能があるため、 TFTの発光時の TFTでの電流の
漏洩を防ぐためにブラックマトリックスを使用する必要
がない。このため、反射型は透過型に比して、各画素の
面積が小さくてすみ、より好ましい開口数を有すること
ができる。ただし、反射型液晶パネルの面積縮小により
プロジェクタ全体の集光率が低下するため、ある特定発
散角である特定面積を照射するために一定アーク距離を
有する電球を使用した場合には、照明システムの集光率
には眼界がある。
【０００６】しかしながら、反射型液晶プロジェクタの
光学システムは透過型に比べて複雑である。反射型液晶
プロジェクタはまた、偏光ビームスプリッタ（Polariza
tion BeamSplitter：PBS)を使用する必要がある。反射
型液晶プロジェクタでは、偏光ビームスプリッタを通過
して液晶パネル上に照射される光は、たとえばＰ偏光な
どの偏光ビームであり、液晶パネルで光変調されて偏光
角が異なるＳ偏光となって反射された後、さらに偏光ビ
ームスプリッタで反射されてスクリーン上に投射され
る。
光学システムは透過型に比べて複雑である。反射型液晶
プロジェクタはまた、偏光ビームスプリッタ（Polariza
tion BeamSplitter：PBS)を使用する必要がある。反射
型液晶プロジェクタでは、偏光ビームスプリッタを通過
して液晶パネル上に照射される光は、たとえばＰ偏光な
どの偏光ビームであり、液晶パネルで光変調されて偏光
角が異なるＳ偏光となって反射された後、さらに偏光ビ
ームスプリッタで反射されてスクリーン上に投射され
る。
【０００７】液晶プロジェクタでは、色彩の歪みを避け
るため、偏光ビームスプリッタが可視光領域全体、即ち
400〜 700nmの全範囲において優れた分光効果を有して
いる必要がある。即ち、Ｓ偏光とＰ偏光のスプリット比
（beam-splitting ratio）がシステム全体の要求に見合
う必要があり、特に、光線の入射角が大きい場合でも同
様であることが重要である。 LCDパネルの入射角が大き
いということは、表示装置のための集光率が高いことを
意味する。このため、システム全体の集光率が制限され
ることはない。しかしながら、そのような偏光ビームス
プリッタは設計及び製造が非常に困難である。従って、
偏光ビームスプリッタは、反射型液晶プロジェクタの光
学特性の主たる制限要因となっている。
るため、偏光ビームスプリッタが可視光領域全体、即ち
400〜 700nmの全範囲において優れた分光効果を有して
いる必要がある。即ち、Ｓ偏光とＰ偏光のスプリット比
（beam-splitting ratio）がシステム全体の要求に見合
う必要があり、特に、光線の入射角が大きい場合でも同
様であることが重要である。 LCDパネルの入射角が大き
いということは、表示装置のための集光率が高いことを
意味する。このため、システム全体の集光率が制限され
ることはない。しかしながら、そのような偏光ビームス
プリッタは設計及び製造が非常に困難である。従って、
偏光ビームスプリッタは、反射型液晶プロジェクタの光
学特性の主たる制限要因となっている。
【０００８】このように、反射型液晶プロジェクタには
偏光ビームスプリッタが必要であり、この偏光ビームス
プリッタを映写レンズと液晶パネルとの間に設けるた
め、映写レンズの後部焦点距離（rear focus）を長くと
らなくてはならない。一般的に、反射型液晶プロジェク
タの映写レンズは透過型のものよりも後部焦点距離が長
く、設計を一層複雑化させる原因となっている。
偏光ビームスプリッタが必要であり、この偏光ビームス
プリッタを映写レンズと液晶パネルとの間に設けるた
め、映写レンズの後部焦点距離（rear focus）を長くと
らなくてはならない。一般的に、反射型液晶プロジェク
タの映写レンズは透過型のものよりも後部焦点距離が長
く、設計を一層複雑化させる原因となっている。
【０００９】図１は、公知の反射型液晶プロジェクタの
構成を示す図である。同図に示されるように、公知の液
晶プロジェクタは一般に、光源１０、プレ偏光部１２、
偏光ビームスプリッタ１４、ダイクロイックプリズム１
６、液晶パネル１８ａ〜１８ｃ、及び映写レンズ２０を
備えてなる。光源１０は偏光されていない光（非偏光）
を発する。光源１０から発した偏光されていない光は、
プレ偏光部１２で直線偏光された後、偏光ビームスプリ
ッタ１４で反射されてダイクロイックプリズム１６に到
達する。このダイクロイックプリズム１６は、直線偏光
された光の緑色光成分のみを透過させ、赤色光成分及び
青色光成分を反射する。そして、緑, 青, 赤の各光成分
は、ダイクロイックプリズム１６による透過または反射
を経て液晶パネル１８ａ〜１８ｃにそれぞれ投射され
る。液晶パネル１８ａ〜１８ｃはそれぞれ、光を緑,
青, 赤のビデオ信号で変調する。緑、青、赤の各光成分
は、液晶パネル１８ａ〜１８ｃによる反射を経た後、元
と垂直の方向に偏光角が変化するため、再び偏光ビーム
スプリッタ１４へ入射した場合にはそのまま透過し、映
写レンズ２０を経てスクリーン２２に投射される。
構成を示す図である。同図に示されるように、公知の液
晶プロジェクタは一般に、光源１０、プレ偏光部１２、
偏光ビームスプリッタ１４、ダイクロイックプリズム１
６、液晶パネル１８ａ〜１８ｃ、及び映写レンズ２０を
備えてなる。光源１０は偏光されていない光（非偏光）
を発する。光源１０から発した偏光されていない光は、
プレ偏光部１２で直線偏光された後、偏光ビームスプリ
ッタ１４で反射されてダイクロイックプリズム１６に到
達する。このダイクロイックプリズム１６は、直線偏光
された光の緑色光成分のみを透過させ、赤色光成分及び
青色光成分を反射する。そして、緑, 青, 赤の各光成分
は、ダイクロイックプリズム１６による透過または反射
を経て液晶パネル１８ａ〜１８ｃにそれぞれ投射され
る。液晶パネル１８ａ〜１８ｃはそれぞれ、光を緑,
青, 赤のビデオ信号で変調する。緑、青、赤の各光成分
は、液晶パネル１８ａ〜１８ｃによる反射を経た後、元
と垂直の方向に偏光角が変化するため、再び偏光ビーム
スプリッタ１４へ入射した場合にはそのまま透過し、映
写レンズ２０を経てスクリーン２２に投射される。
【００１０】上述した公知の反射型液晶プロジェクタに
は、次のような問題点がある。まず、この液晶プロジェ
クタは、ダイクロイックプリズム及び偏光ビームスプリ
ッタを有するため、後部焦点距離を長くとる必要があ
り、システム全体の設計が困難なうえ高価な映写レンズ
を使用する必要がある。次に、入射光はＳ偏光であり、
出射光はＰ偏光であるため、ダイクロイックプリズム及
び偏光ビームスプリッタのコーティングが原因となっ
て、Ｓ偏光とＰ偏光との間にスペクトル線のシフトが生
じる。さらに、使用できる偏光ビームスプリッタは、全
可視光領域において偏光機能を有するような広帯域のも
のである必要がある。換言すれば、このような偏光ビー
ムスプリッタは設計が複雑なうえ製作費が非常に高価で
ある。また、このような偏光ビームスプリッタは開口数
が小さいため、液晶プロジェクタの集光が困難である。
は、次のような問題点がある。まず、この液晶プロジェ
クタは、ダイクロイックプリズム及び偏光ビームスプリ
ッタを有するため、後部焦点距離を長くとる必要があ
り、システム全体の設計が困難なうえ高価な映写レンズ
を使用する必要がある。次に、入射光はＳ偏光であり、
出射光はＰ偏光であるため、ダイクロイックプリズム及
び偏光ビームスプリッタのコーティングが原因となっ
て、Ｓ偏光とＰ偏光との間にスペクトル線のシフトが生
じる。さらに、使用できる偏光ビームスプリッタは、全
可視光領域において偏光機能を有するような広帯域のも
のである必要がある。換言すれば、このような偏光ビー
ムスプリッタは設計が複雑なうえ製作費が非常に高価で
ある。また、このような偏光ビームスプリッタは開口数
が小さいため、液晶プロジェクタの集光が困難である。
【００１１】上述した公知技術の問題点を解決するため
に、図２のような構成も提案されている。この種の液晶
プロジェクタは、光源３０、ダイクロイックミラー３２
ａ〜３２ｃ、反射鏡３４ａ, ３４ｂ、反射型液晶パネル
３６, ４３, ４５、偏光ビームスプリッタ３８, ４２,
４４、集光部（x-cube）４０、及び映写レンズ４８を備
えてなる。まず、ダイクロイックミラー３２ａ〜３２ｃ
を利用して白色光から３原色光（赤, 緑, 青）を分離し
た後、各原色光を偏光ビームスプリッタ３８,４２, ４
４でそれぞれ処理する。この例では、偏光ビームスプリ
ッタとして狭い帯域に対応するものを使用すればよく、
同時にその開口数を向上させることもできるが、システ
ム全体の構成が複雑化するという問題点がある。
に、図２のような構成も提案されている。この種の液晶
プロジェクタは、光源３０、ダイクロイックミラー３２
ａ〜３２ｃ、反射鏡３４ａ, ３４ｂ、反射型液晶パネル
３６, ４３, ４５、偏光ビームスプリッタ３８, ４２,
４４、集光部（x-cube）４０、及び映写レンズ４８を備
えてなる。まず、ダイクロイックミラー３２ａ〜３２ｃ
を利用して白色光から３原色光（赤, 緑, 青）を分離し
た後、各原色光を偏光ビームスプリッタ３８,４２, ４
４でそれぞれ処理する。この例では、偏光ビームスプリ
ッタとして狭い帯域に対応するものを使用すればよく、
同時にその開口数を向上させることもできるが、システ
ム全体の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図１に示されているよ
うな公知例では、偏光ビームスプリッタの設計が複雑な
うえ製作費が非常に高価であり、またそのような偏光ビ
ームスプリッタは開口数が小さいため、液晶プロジェク
タの集光が困難であるという問題がある。また、図２に
示されているような公知例では、偏光ビームスプリッタ
として狭い帯域に対応するものを使用すればよく、同時
にその開口数を向上させることもできるが、システム全
体の構成が複雑化するという問題点がある。
うな公知例では、偏光ビームスプリッタの設計が複雑な
うえ製作費が非常に高価であり、またそのような偏光ビ
ームスプリッタは開口数が小さいため、液晶プロジェク
タの集光が困難であるという問題がある。また、図２に
示されているような公知例では、偏光ビームスプリッタ
として狭い帯域に対応するものを使用すればよく、同時
にその開口数を向上させることもできるが、システム全
体の構成が複雑化するという問題点がある。
【００１３】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
たものであり、本発明の主要目的は、システム構成の複
雑化という前記問題点を解決し、新規な２板式の液晶プ
ロジェクタを提供することにある。この新規な液晶プロ
ジェクタでは、システム構成の簡略化を図ることによ
り、必要な部品数を大幅に減少させ、生産の簡略化とコ
ストの低下を実現することが可能であり、特に映写モニ
ター（Projection Monitor）への応用に適している。
たものであり、本発明の主要目的は、システム構成の複
雑化という前記問題点を解決し、新規な２板式の液晶プ
ロジェクタを提供することにある。この新規な液晶プロ
ジェクタでは、システム構成の簡略化を図ることによ
り、必要な部品数を大幅に減少させ、生産の簡略化とコ
ストの低下を実現することが可能であり、特に映写モニ
ター（Projection Monitor）への応用に適している。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明では、２枚の液晶パネル（２板式液晶パネ
ル）を使用して主に時系列方式により光の３原色の光変
調を行なう。まず緑色光は、２板式液晶パネルの内の１
枚を使用して充分な輝度を付与し、赤色光及び青色光
は、残りの１枚を使用して時系列方式により交互に輝度
を付与する。従って、これらの原色光が偏光ビームスプ
リッタへ入射する前に、緑色光の偏光角を赤色光及び青
色光のそれと区別しておく必要がある。本発明に係る液
晶プロジェクタでは、ダイクロイックミラー及び偏光角
回転部（polarization rotating device）を採用するこ
とにより、緑色光を赤色光及び青色光から分離し、緑色
光の偏光角を赤色光及び青色光の偏光角と直交関係にな
るようにする。まず、偏光された照射光がダイクロイッ
クミラーに到達すると、緑色光のみが透過されて赤色光
及び青色光は反射される。ダイクロイックミラーで透過
された緑色光は、４分の１波長板及び反射鏡を有する偏
光角回転部を通過することにより偏光角が90度回転さ
れ、赤色光及び青色光と直交する偏光角を有するように
なる。このため、次の偏光ビームスプリッタでは緑色光
のみが透過され、赤色光及び青色光は反射される。そし
て、緑色光と、赤色光及び青色光とはそれぞれ別々の液
晶パネル（計２枚）で光変調される。
ため、本発明では、２枚の液晶パネル（２板式液晶パネ
ル）を使用して主に時系列方式により光の３原色の光変
調を行なう。まず緑色光は、２板式液晶パネルの内の１
枚を使用して充分な輝度を付与し、赤色光及び青色光
は、残りの１枚を使用して時系列方式により交互に輝度
を付与する。従って、これらの原色光が偏光ビームスプ
リッタへ入射する前に、緑色光の偏光角を赤色光及び青
色光のそれと区別しておく必要がある。本発明に係る液
晶プロジェクタでは、ダイクロイックミラー及び偏光角
回転部（polarization rotating device）を採用するこ
とにより、緑色光を赤色光及び青色光から分離し、緑色
光の偏光角を赤色光及び青色光の偏光角と直交関係にな
るようにする。まず、偏光された照射光がダイクロイッ
クミラーに到達すると、緑色光のみが透過されて赤色光
及び青色光は反射される。ダイクロイックミラーで透過
された緑色光は、４分の１波長板及び反射鏡を有する偏
光角回転部を通過することにより偏光角が90度回転さ
れ、赤色光及び青色光と直交する偏光角を有するように
なる。このため、次の偏光ビームスプリッタでは緑色光
のみが透過され、赤色光及び青色光は反射される。そし
て、緑色光と、赤色光及び青色光とはそれぞれ別々の液
晶パネル（計２枚）で光変調される。
【００１５】具体的には、本発明に係る２板式液晶プロ
ジェクタの第１の発明は、光源、カラー調整バルブ、ダ
イクロイックミラー、偏光角回転部、偏光ビームスプリ
ッタ、第１の反射型液晶パネル、第２の反射型液晶パネ
ル、及び映写レンズを有し、前記光源が発した第１の偏
光角を有する偏光を、前記ダイクロイックミラーにより
第１の色、第２の色、及び第３の色の各偏光成分に分離
し、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記ダ
イクロイックミラーにより反射し、前記第３の色の偏光
を、前記ダイクロイックミラーを透過した後に前記偏光
角回転部で反射することにより偏光角を第２の偏光角に
変化させ、第１の偏光角を有する前記第１の色の偏光及
び第２の色の偏光と第２の偏光角を有する前記第３の色
の偏光とを、前記偏光ビームスプリッタへ入射し、前記
第３の色の偏光を、前記偏光ビームスプリッタを透過さ
せて前記第１の反射型液晶パネルで反射することにより
偏光角を第１の偏光角に変えた後、再び前記偏光ビーム
スプリッタへ入射して前記映写レンズへ向けて反射さ
せ、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記偏
光ビームスプリッタで反射し、前記第１の色の偏光及び
第２の色の偏光を交互に通過させる前記カラー調整バル
ブ及び前記第２の反射型液晶パネルにより時系列方式で
光変調・反射することにより偏光角を第２の偏光角に変
えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させて前記映
写レンズへ入射させるべくなしてあることを特徴とす
る。
ジェクタの第１の発明は、光源、カラー調整バルブ、ダ
イクロイックミラー、偏光角回転部、偏光ビームスプリ
ッタ、第１の反射型液晶パネル、第２の反射型液晶パネ
ル、及び映写レンズを有し、前記光源が発した第１の偏
光角を有する偏光を、前記ダイクロイックミラーにより
第１の色、第２の色、及び第３の色の各偏光成分に分離
し、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記ダ
イクロイックミラーにより反射し、前記第３の色の偏光
を、前記ダイクロイックミラーを透過した後に前記偏光
角回転部で反射することにより偏光角を第２の偏光角に
変化させ、第１の偏光角を有する前記第１の色の偏光及
び第２の色の偏光と第２の偏光角を有する前記第３の色
の偏光とを、前記偏光ビームスプリッタへ入射し、前記
第３の色の偏光を、前記偏光ビームスプリッタを透過さ
せて前記第１の反射型液晶パネルで反射することにより
偏光角を第１の偏光角に変えた後、再び前記偏光ビーム
スプリッタへ入射して前記映写レンズへ向けて反射さ
せ、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記偏
光ビームスプリッタで反射し、前記第１の色の偏光及び
第２の色の偏光を交互に通過させる前記カラー調整バル
ブ及び前記第２の反射型液晶パネルにより時系列方式で
光変調・反射することにより偏光角を第２の偏光角に変
えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させて前記映
写レンズへ入射させるべくなしてあることを特徴とす
る。
【００１６】また、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タの第２の発明は、第１の偏光角を有する偏光を発する
光源と、前記光源が発した第１の偏光角を有する偏光を
第１の色、第２の色、及び第３の色の各偏光成分に分離
すると共に、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を
反射し、前記第３の色の偏光を透過させるダイクロイッ
クミラーと、前記ダイクロイックミラーを透過した後の
前記第３の色の偏光を反射して偏光角を第２の偏光角に
変化させる偏光角回転部と、第１の偏光角を有する前記
第１の色の偏光及び第２の色の偏光と、第２の偏光角を
有する前記第３の色の偏光とが入射され、前記第１の色
の偏光及び第２の色の偏光を反射し、前記第３の色の偏
光を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビー
ムスプリッタを透過した前記第３の色の偏光を反射させ
てその偏光角を第１の偏光角に変える第１の反射型液晶
パネルと、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を交
互に通過させるカラー調整バルブと、前記カラー調整バ
ルブが交互に通過させた前記第１の色の偏光及び第２の
色の偏光を反射させてそれらの偏光角を第２の偏光角に
変える第２の反射型液晶パネルとを備え、前記偏光ビー
ムスプリッタは、前記第２の反射型液晶パネルで反射さ
れた前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を通過させ
て、前記第３の色の偏光を反射させて、それぞれ前記映
写レンズへ入射させるべくなしてあることを特徴とす
る。
タの第２の発明は、第１の偏光角を有する偏光を発する
光源と、前記光源が発した第１の偏光角を有する偏光を
第１の色、第２の色、及び第３の色の各偏光成分に分離
すると共に、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を
反射し、前記第３の色の偏光を透過させるダイクロイッ
クミラーと、前記ダイクロイックミラーを透過した後の
前記第３の色の偏光を反射して偏光角を第２の偏光角に
変化させる偏光角回転部と、第１の偏光角を有する前記
第１の色の偏光及び第２の色の偏光と、第２の偏光角を
有する前記第３の色の偏光とが入射され、前記第１の色
の偏光及び第２の色の偏光を反射し、前記第３の色の偏
光を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビー
ムスプリッタを透過した前記第３の色の偏光を反射させ
てその偏光角を第１の偏光角に変える第１の反射型液晶
パネルと、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を交
互に通過させるカラー調整バルブと、前記カラー調整バ
ルブが交互に通過させた前記第１の色の偏光及び第２の
色の偏光を反射させてそれらの偏光角を第２の偏光角に
変える第２の反射型液晶パネルとを備え、前記偏光ビー
ムスプリッタは、前記第２の反射型液晶パネルで反射さ
れた前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を通過させ
て、前記第３の色の偏光を反射させて、それぞれ前記映
写レンズへ入射させるべくなしてあることを特徴とす
る。
【００１７】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、回転円盤または電気カラーシャッターであ
ることを特徴とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、回転円盤または電気カラーシャッターであ
ることを特徴とする。
【００１８】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、前記光源と前記ダイクロイックミラーとの
間に設けられていることを特徴とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、前記光源と前記ダイクロイックミラーとの
間に設けられていることを特徴とする。
【００１９】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、前記偏光ビームスプリッタと前記第２の反
射型液晶パネルとの間に設けられていることを特徴とす
る。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記カラー調
整バルブは、前記偏光ビームスプリッタと前記第２の反
射型液晶パネルとの間に設けられていることを特徴とす
る。
【００２０】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の偏
光角と前記第２の偏光角とが直交関係にあることを特徴
とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の偏
光角と前記第２の偏光角とが直交関係にあることを特徴
とする。
【００２１】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の色
は赤色であり、前記第２の色は青色であり、前記第３の
色は緑色であることを特徴とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の色
は赤色であり、前記第２の色は青色であり、前記第３の
色は緑色であることを特徴とする。
【００２２】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記偏光角回
転部は、４分の１波長板及び反射鏡を有することを特徴
とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記偏光角回
転部は、４分の１波長板及び反射鏡を有することを特徴
とする。
【００２３】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記光源は、
非偏光を発するためのランプ及び反射型ランプカバー
と、前記非偏光の光分布を調整すると共に光の強さ分布
を均等化するための第１のレンズアレイ及び第２のレン
ズアレイと、非偏光を第１の偏光角を有する偏光に変え
るための偏光部とを有することを特徴とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記光源は、
非偏光を発するためのランプ及び反射型ランプカバー
と、前記非偏光の光分布を調整すると共に光の強さ分布
を均等化するための第１のレンズアレイ及び第２のレン
ズアレイと、非偏光を第１の偏光角を有する偏光に変え
るための偏光部とを有することを特徴とする。
【００２４】更に、本発明に係る２板式液晶プロジェク
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の反
射型液晶パネルの変調周波数は、前記第２の反射型液晶
パネルの変調周波数の１／２であることを特徴とする。
タは上述の第１及び第２の発明において、前記第１の反
射型液晶パネルの変調周波数は、前記第２の反射型液晶
パネルの変調周波数の１／２であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の上述及びその他の目的、
特徴、及び長所をより明瞭にするため、以下に好ましい
実施の形態を挙げ、図を参照しつつさらに詳しく説明す
る。
特徴、及び長所をより明瞭にするため、以下に好ましい
実施の形態を挙げ、図を参照しつつさらに詳しく説明す
る。
【００２６】図３は、本発明に係る液晶プロジェクタの
第１の実施の形態の構成を示す図である。本実施の形態
による２板式の液晶プロジェクタは、光源５０、ダイク
ロイックミラー５２、偏光角回転部５４、偏光ビームス
プリッタ５６、第１の反射型液晶パネル５８、第２の反
射型液晶パネル６０、カラー調整バルブ６２、及び映写
レンズ６４を備えてなる。
第１の実施の形態の構成を示す図である。本実施の形態
による２板式の液晶プロジェクタは、光源５０、ダイク
ロイックミラー５２、偏光角回転部５４、偏光ビームス
プリッタ５６、第１の反射型液晶パネル５８、第２の反
射型液晶パネル６０、カラー調整バルブ６２、及び映写
レンズ６４を備えてなる。
【００２７】次に、第１の実施の形態による液晶プロジ
ェクタの動作原理を説明する。図４は、この液晶プロジ
ェクタで使用される光源の構成を示す図である。同図に
示されるように、この光源５０は主に、ランプ５０２、
反射型ランプカバー５０４、及びUV−IRフィルタ５０６
を備えてなる。第１のレンズアレイ５０８及び第２のレ
ンズアレイ５１０は光学積分器を構成しており、光の強
さを均等に再分布させるために使用される。この光源５
０は、一般の投射システムで使用される光源と同様のも
のであり、ランプ５０２の光からUV−IRフィルタ５０６
でUV及びIRを除去し、第１のレンズアレイ５０８、第２
のレンズアレイ５１０、及び偏光部５１２で均等化・偏
光化を行なうことにより、投射用の光源に必要な均等な
偏光を発するためのものである。
ェクタの動作原理を説明する。図４は、この液晶プロジ
ェクタで使用される光源の構成を示す図である。同図に
示されるように、この光源５０は主に、ランプ５０２、
反射型ランプカバー５０４、及びUV−IRフィルタ５０６
を備えてなる。第１のレンズアレイ５０８及び第２のレ
ンズアレイ５１０は光学積分器を構成しており、光の強
さを均等に再分布させるために使用される。この光源５
０は、一般の投射システムで使用される光源と同様のも
のであり、ランプ５０２の光からUV−IRフィルタ５０６
でUV及びIRを除去し、第１のレンズアレイ５０８、第２
のレンズアレイ５１０、及び偏光部５１２で均等化・偏
光化を行なうことにより、投射用の光源に必要な均等な
偏光を発するためのものである。
【００２８】この光源５０が発した均等な偏光はＳ偏光
であり、ダイクロイックミラー５２及び偏光角回転部５
４へ入射する。ダイクロイックミラー（またはノッチフ
ィルタ）５２は、赤色光Ｒ及び青色光Ｂを反射し、緑色
光Ｇのみを透過させる。このため、赤色光Ｒ及び青色光
Ｂはダイクロイックミラー５２で反射されて偏光ビーム
スプリッタ５６へ入射する。従って、偏光ビームスプリ
ッタ５６へ入射した赤色光Ｒ及び青色光ＢはＳ偏光であ
る。そして、ダイクロイックミラー５２を通過して偏光
角回転部５４でＰ偏光に偏光角を変えた緑色光Ｇもま
た、偏光角回転部５４で反射されて偏光ビームスプリッ
タ５６へ入射する。ここで、偏光角回転部５４は、４分
の１波長板及び反射鏡を含むことが可能である。
であり、ダイクロイックミラー５２及び偏光角回転部５
４へ入射する。ダイクロイックミラー（またはノッチフ
ィルタ）５２は、赤色光Ｒ及び青色光Ｂを反射し、緑色
光Ｇのみを透過させる。このため、赤色光Ｒ及び青色光
Ｂはダイクロイックミラー５２で反射されて偏光ビーム
スプリッタ５６へ入射する。従って、偏光ビームスプリ
ッタ５６へ入射した赤色光Ｒ及び青色光ＢはＳ偏光であ
る。そして、ダイクロイックミラー５２を通過して偏光
角回転部５４でＰ偏光に偏光角を変えた緑色光Ｇもま
た、偏光角回転部５４で反射されて偏光ビームスプリッ
タ５６へ入射する。ここで、偏光角回転部５４は、４分
の１波長板及び反射鏡を含むことが可能である。
【００２９】偏光ビームスプリッタ５６は、Ｓ偏光を反
射し、Ｐ偏光を透過させることを主要特性とする。従っ
て、Ｐ偏光に偏光角を変えた緑色光Ｇは、偏光ビームス
プリッタ５６を透過し、緑色光Ｇ成分の光変調を行なう
第１の反射型液晶パネル５８へ入射する。第１の反射型
液晶パネル５８で変調・反射された緑色光Ｇは、その偏
光角がすでにＳ偏光に変わっているため、次に偏光ビー
ムスプリッタ５６へ入射したときには反射され、映写レ
ンズ６４に到達してスクリーンに投射される。
射し、Ｐ偏光を透過させることを主要特性とする。従っ
て、Ｐ偏光に偏光角を変えた緑色光Ｇは、偏光ビームス
プリッタ５６を透過し、緑色光Ｇ成分の光変調を行なう
第１の反射型液晶パネル５８へ入射する。第１の反射型
液晶パネル５８で変調・反射された緑色光Ｇは、その偏
光角がすでにＳ偏光に変わっているため、次に偏光ビー
ムスプリッタ５６へ入射したときには反射され、映写レ
ンズ６４に到達してスクリーンに投射される。
【００３０】一方、Ｓ偏光された赤色光Ｒ及び青色光Ｂ
は、偏光ビームスプリッタ５６へ入射した後、カラー調
整バルブ６２及び第２の反射型液晶パネル６０へ向けて
反射される。このカラー調整バルブ６２及び第２の反射
型液晶パネル６０の組み合わせにより、赤色及び青色の
２色を時系列に変調するという本発明に特徴的な機能を
達成することができる。即ち、第２の反射型液晶パネル
６０は、カラー調整バルブ６２が赤色光Ｒ成分を透過さ
せている間に赤色光Ｒの変調を行なう。第２の反射型液
晶パネル６０で変調・反射された赤色光Ｒの偏光角はＰ
偏光に変化しているため、次に偏光ビームスプリッタ５
６へ入射したときにはそのまま透過され、映写レンズ６
４に到達して緑色光Ｇ同様にスクリーンに投射される。
青色光Ｂに関しても赤色光Ｒと同様であり、第２の反射
型液晶パネル６０は、カラー調整バルブ６２が青色光Ｂ
成分を透過させている間に青色光Ｂの変調を行なう。第
２の反射型液晶パネル６０で変調・反射された青色光Ｂ
は、赤色光Ｒと同様にＰ偏光に偏光角を変化させている
ため、次に偏光ビームスプリッタ５６へ入射したときに
はそのまま透過され、映写レンズ６４を経てスクリーン
に投射される。
は、偏光ビームスプリッタ５６へ入射した後、カラー調
整バルブ６２及び第２の反射型液晶パネル６０へ向けて
反射される。このカラー調整バルブ６２及び第２の反射
型液晶パネル６０の組み合わせにより、赤色及び青色の
２色を時系列に変調するという本発明に特徴的な機能を
達成することができる。即ち、第２の反射型液晶パネル
６０は、カラー調整バルブ６２が赤色光Ｒ成分を透過さ
せている間に赤色光Ｒの変調を行なう。第２の反射型液
晶パネル６０で変調・反射された赤色光Ｒの偏光角はＰ
偏光に変化しているため、次に偏光ビームスプリッタ５
６へ入射したときにはそのまま透過され、映写レンズ６
４に到達して緑色光Ｇ同様にスクリーンに投射される。
青色光Ｂに関しても赤色光Ｒと同様であり、第２の反射
型液晶パネル６０は、カラー調整バルブ６２が青色光Ｂ
成分を透過させている間に青色光Ｂの変調を行なう。第
２の反射型液晶パネル６０で変調・反射された青色光Ｂ
は、赤色光Ｒと同様にＰ偏光に偏光角を変化させている
ため、次に偏光ビームスプリッタ５６へ入射したときに
はそのまま透過され、映写レンズ６４を経てスクリーン
に投射される。
【００３１】赤色光Ｒと青色光Ｂとの時系列操作は、液
晶パネル６０上に赤色成分と青色成分とが1/120 秒ごと
に交互に表示されるように行なえばよい。一方、緑色光
Ｇは、緑色成分が液晶パネル５８上に1/60秒ごとに表示
されるようにすればよい。投射画面の全輝度中、緑色成
分が70〜80％という絶対的大部分を占めており、対する
赤色及び青色成分はごく一部を占めるに過ぎないため、
赤色及び青色成分をこのように時系列方式で表示して
も、なおフルカラーの表示が実現可能になる。
晶パネル６０上に赤色成分と青色成分とが1/120 秒ごと
に交互に表示されるように行なえばよい。一方、緑色光
Ｇは、緑色成分が液晶パネル５８上に1/60秒ごとに表示
されるようにすればよい。投射画面の全輝度中、緑色成
分が70〜80％という絶対的大部分を占めており、対する
赤色及び青色成分はごく一部を占めるに過ぎないため、
赤色及び青色成分をこのように時系列方式で表示して
も、なおフルカラーの表示が実現可能になる。
【００３２】図５は、本発明に係る液晶プロジェクタの
第２の実施の形態の構成を示す図である。同図に示され
るように、この第２の実施の形態の液晶プロジェクタ
は、光源５０、カラー調整バルブ５１、ダイクロイック
ミラー５２、偏光角回転部５４、偏光ビームスプリッタ
５６、第１の反射型液晶パネル５８、第２の反射型液晶
パネル６０、及び映写レンズ６４を備えてなる。
第２の実施の形態の構成を示す図である。同図に示され
るように、この第２の実施の形態の液晶プロジェクタ
は、光源５０、カラー調整バルブ５１、ダイクロイック
ミラー５２、偏光角回転部５４、偏光ビームスプリッタ
５６、第１の反射型液晶パネル５８、第２の反射型液晶
パネル６０、及び映写レンズ６４を備えてなる。
【００３３】第１の実施の形態と第２の実施の形態との
相違点は、主にカラー調整バルブの設置位置にある。第
２の実施の形態では、カラー調整バルブ５１は、光源５
０とダイクロイックミラー５２との間に設置されてい
る。その動作原理は第１の実施の形態と同様であるた
め、ここでは説明を省略する。
相違点は、主にカラー調整バルブの設置位置にある。第
２の実施の形態では、カラー調整バルブ５１は、光源５
０とダイクロイックミラー５２との間に設置されてい
る。その動作原理は第１の実施の形態と同様であるた
め、ここでは説明を省略する。
【００３４】なお、カラー調整バルブ５１，６２として
は、回転円盤または電気カラーシャッターを使用するこ
とが可能である。第１の実施の形態では、カラー調整バ
ルブ６２は偏光ビームスプリッタ５６と第２の反射型液
晶パネル６０との間に設置されており、赤色光Ｒ, 青色
光Ｂの透過の調整を主な役割としている。対する第２の
実施の形態では、カラー調整バルブ５１は光源５０とダ
イクロイックミラー５２との間に設置されているため、
赤色光Ｒと青色光Ｂを交互に透過させる以外に、緑色光
Ｇをも透過させる必要がある。
は、回転円盤または電気カラーシャッターを使用するこ
とが可能である。第１の実施の形態では、カラー調整バ
ルブ６２は偏光ビームスプリッタ５６と第２の反射型液
晶パネル６０との間に設置されており、赤色光Ｒ, 青色
光Ｂの透過の調整を主な役割としている。対する第２の
実施の形態では、カラー調整バルブ５１は光源５０とダ
イクロイックミラー５２との間に設置されているため、
赤色光Ｒと青色光Ｂを交互に透過させる以外に、緑色光
Ｇをも透過させる必要がある。
【００３５】
【発明の効果】以上に詳述した如く本発明に係る２板式
の液晶ディスプレイは、従来の３板式のものと比べ、大
幅に部品数を削減し、設計を簡略化することができる。
また、偏光ビームスプリッタを１つ使用するだけでよい
ため、映写レンズの後部焦点距離を、透過型液晶ディス
プレイと同レベルにまで大幅に短縮することができる。
従って、本発明に係る２板式液晶ディスプレイは、部品
数が少ない、低コスト、据え付けが容易等の優れた効果
を奏する。
の液晶ディスプレイは、従来の３板式のものと比べ、大
幅に部品数を削減し、設計を簡略化することができる。
また、偏光ビームスプリッタを１つ使用するだけでよい
ため、映写レンズの後部焦点距離を、透過型液晶ディス
プレイと同レベルにまで大幅に短縮することができる。
従って、本発明に係る２板式液晶ディスプレイは、部品
数が少ない、低コスト、据え付けが容易等の優れた効果
を奏する。
【００３６】以上に好ましい実施の形態を開示したが、
これらは決して本発明の範囲を限定するものではなく、
当該技術に熟知した者ならば誰でも、本発明の精神と領
域を逸脱しない範囲内で各種の変更や潤色を加えられる
べきであって、従って本発明の保護範囲は特許請求の範
囲で指定した内容を基準とする。
これらは決して本発明の範囲を限定するものではなく、
当該技術に熟知した者ならば誰でも、本発明の精神と領
域を逸脱しない範囲内で各種の変更や潤色を加えられる
べきであって、従って本発明の保護範囲は特許請求の範
囲で指定した内容を基準とする。
【図１】公知の液晶プロジェクタの構成を示す図であ
る。
る。
【図２】他の公知の液晶プロジェクタの構成を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明に係る２板式液晶プロジェクタの第１の
実施の形態の構成を示す図である。
実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る２板式液晶プロジェクタに使用さ
れる光源の構成を示す図である。
れる光源の構成を示す図である。
【図５】本発明に係る２板式液晶プロジェクタの第２の
実施の形態の構成を示す図である。
実施の形態の構成を示す図である。
５０ 光源 ５６ 偏光ビームスプリッタ ５８、６０ 反射型液晶パネル ６４ 映写レンズ ５２ ダイクロイックミラー ５４ 偏光角回転部 ５１、６２ カラー調整バルブ ５０２ ランプ ５０４ 反射型ランプカバー ５０６ UV−IRフィルタ ５０８ 第１のレンズアレイ ５１０ 第２のレンズアレイ ５１２ 偏光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 (72)発明者 蕭 森崇 台湾彰化縣二水郷聖化村溪邊巷102號 (56)参考文献 特開 昭62−42182（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−297300（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−107432（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 21/00 G02B 27/18 G02B 27/28 G02F 1/13 G02F 1/1335 G03B 33/12
Claims (10)
- 【請求項１】 光源、カラー調整バルブ、ダイクロイッ
クミラー、偏光角回転部、偏光ビームスプリッタ、第１
の反射型液晶パネル、第２の反射型液晶パネル、及び映
写レンズを有し、 前記光源が発した第１の偏光角を有する偏光を、前記ダ
イクロイックミラーにより第１の色、第２の色、及び第
３の色の各偏光成分に分離し、 前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記ダイク
ロイックミラーにより反射し、 前記第３の色の偏光を、前記ダイクロイックミラーを透
過した後に前記偏光角回転部で反射することにより偏光
角を第２の偏光角に変化させ、 第１の偏光角を有する前記第１の色の偏光及び第２の色
の偏光と第２の偏光角を有する前記第３の色の偏光と
を、前記偏光ビームスプリッタへ入射し、 前記第３の色の偏光を、前記偏光ビームスプリッタを透
過させて前記第１の反射型液晶パネルで反射することに
より偏光角を第１の偏光角に変えた後、再び前記偏光ビ
ームスプリッタへ入射して前記映写レンズへ向けて反射
させ、 前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を、前記偏光ビ
ームスプリッタで反射し、前記第１の色の偏光及び第２
の色の偏光を交互に通過させる前記カラー調整バルブ及
び前記第２の反射型液晶パネルにより時系列方式で光変
調・反射することにより偏光角を第２の偏光角に変えた
後、前記偏光ビームスプリッタを透過させて前記映写レ
ンズへ入射させるべくなしてあることを特徴とする２板
式液晶プロジェクタ。 - 【請求項２】 第１の偏光角を有する偏光を発する光源
と、 前記光源が発した第１の偏光角を有する偏光を第１の
色、第２の色、及び第３の色の各偏光成分に分離すると
共に、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を反射
し、前記第３の色の偏光を透過させるダイクロイックミ
ラーと、 前記ダイクロイックミラーを透過した後の前記第３の色
の偏光を反射して偏光角を第２の偏光角に変化させる偏
光角回転部と、 第１の偏光角を有する前記第１の色の偏光及び第２の色
の偏光と、第２の偏光角を有する前記第３の色の偏光と
が入射され、前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を
反射し、前記第３の色の偏光を透過させる偏光ビームス
プリッタと、 前記偏光ビームスプリッタを透過した前記第３の色の偏
光を反射させてその偏光角を第１の偏光角に変える第１
の反射型液晶パネルと、 前記第１の色の偏光及び第２の色の偏光を交互に通過さ
せるカラー調整バルブと、 前記カラー調整バルブが交互に通過させた前記第１の色
の偏光及び第２の色の偏光を反射させてそれらの偏光角
を第２の偏光角に変える第２の反射型液晶パネルとを備
え、 前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の反射型液晶パ
ネルで反射された前記第１の色の偏光及び第２の色の偏
光を通過させて、前記第３の色の偏光を反射させて、そ
れぞれ前記映写レンズへ入射させるべくなしてあること
を特徴とする２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項３】 前記カラー調整バルブは、回転円盤また
は電気カラーシャッターであることを特徴とする請求項
１または２に記載の２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項４】 前記カラー調整バルブは、前記光源と前
記ダイクロイックミラーとの間に設けられていることを
特徴とする請求項１または２に記載の２板式液晶プロジ
ェクタ。 - 【請求項５】 前記カラー調整バルブは、前記偏光ビー
ムスプリッタと前記第２の反射型液晶パネルとの間に設
けられていることを特徴とする請求項１または２に記載
の２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項６】 前記第１の偏光角と前記第２の偏光角と
が直交関係にあることを特徴とする請求項１または２に
記載の２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項７】 前記第１の色は赤色であり、前記第２の
色は青色であり、前記第３の色は緑色であることを特徴
とする請求項１または２に記載の２板式液晶プロジェク
タ。 - 【請求項８】 前記偏光角回転部は、４分の１波長板及
び反射鏡を有することを特徴とする請求項１または２に
記載の２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項９】 前記光源は、 非偏光を発するためのランプ及び反射型ランプカバー
と、 前記非偏光の光分布を調整すると共に光の強さ分布を均
等化するための第１のレンズアレイ及び第２のレンズア
レイと、 非偏光を第１の偏光角を有する偏光に変えるための偏光
部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載
の２板式液晶プロジェクタ。 - 【請求項１０】 前記第１の反射型液晶パネルの変調周
波数は、前記第２の反射型液晶パネルの変調周波数の１
／２であることを特徴とする請求項１または２に記載の
２板式液晶プロジェクタ。
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