JP3110181B2

JP3110181B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP3110181B2
Application number: JP04349432A
Authority: JP
Inventors: 昭男高安; 敏弘鈴木; 猛後藤; 哲也小林; 哲也浜田; 義規田中; 卓菅野; 優石和; 誠五島; 範之大橋; 久山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH05257117A; US5311227A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像処理分野において利
用される投射型表示装置に関する。より詳細には、本発
明は複数の液晶パネル等の表示素子で形成した赤色光、
緑色光、及び青色光の画像を投射レンズを用いてスクリ
ーンに投射し、これらの画像をスクリーン上で合成する
投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大きなカラー表示を行うため、３
個のＣＲＴ管と３個の投射レンズを用いて赤色光、緑色
光、及び青色光の画像をスクリーンに投射し、これらの
画像をスクリーン上で合成する投射型表示装置があっ
た。しかし、複数のＣＲＴ管を用いた投射型表示装置
は、非常に大型になるので、実際には使用されていな
い。

【０００３】最近、液晶パネルを用いた投射型表示装置
が提案されている。例えば、特開平２─２５３２９５号
公報や特開平３─４４６２３号公報には、光源と、光源
光を赤色光、緑色光、青色光に分離するダイクロイック
ミラーと、各色の画像を形成する３個の液晶パネルと、
形成された各色の画像を合成するダイクロイックミラー
又はダイクロイックプリズム等の色合成光学素子と、合
成された画像をスクリーンに投射する１個の投射レンズ
とからなる投射型表示装置が開示されている。

【０００４】また、１９９０年に出版された「カラー液
晶ディスプレイ」の２０１頁から２０３頁には、光源
と、光源光をＢ光、Ｇ光、Ｒ光に分離するダイクロイッ
クミラーと、各色の画像を形成する３個の液晶パネル
と、各液晶パネルと組をなして各色の画像をスクリーン
に投射する３個の投射レンズとからなる投射型表示装置
が開示されている。投射レンズから投射された赤色光、
緑色光、及び青色光の画像がスクリーン上で合成される
ようになっている。この投射型表示装置は、上記色合成
光学素子を設けた投射型表示装置よりも光学系がコンパ
クトになり、装置全体を小型化できる。従って、３個の
液晶パネルと３個の投射レンズを用いて、赤色光、緑色
光、青色光をスクリーンに投射する構成が、コンパクト
な装置を得る上で好ましい。なお、この刊行物には、液
晶パネルと投射レンズとの間にミラーを設け、全ての液
晶パネルを同一鉛直面内に配置し、全ての投射レンズを
同一水平面内に配置することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】３個の液晶パネルと３
個の投射レンズを用いた構成では、３個の投射レンズ
は、スクリーンに対して水平な線上で、光軸が互いに平
行になるように一列に並列して配置される。よって中央
の投射レンズの光軸はスクリーンの中央を狙い、外側の
投射レンズの光軸はスクリーンの中央よりもわずかに外
側の位置を狙う配置になる。もし、３個の投射レンズが
全てスクリーンの中央を向くように配置すると、外側の
投射レンズの光軸とスクリーンとが傾斜するようにな
り、この投射レンズから投射された画像が台形に歪むた
め、他の投射レンズから投射された画像と一致しなくな
り、像がひずむことになる。

【０００６】スクリーンで画像を合成するためには、３
個の投射レンズから投射された画像の中心は全てスクリ
ーンの中央で一致しなければならないので、外側の液晶
パネルは関連する投射レンズよりもわずかにずらした位
置に配置され、液晶パネルの中心に斜めに入射し、投射
レンズの中心を通る光がスクリーンの中央を通るように
するのが望ましい。これを軸外し量と呼ぶ。軸外し量が
大きくなると、赤色光、緑色光、青色光の光量バランス
やスクリーンによる配光ムラが大きくなって、色ムラや
カラーシフトが増大する問題が生じる。

【０００７】近年の高精細化（画素数増大）に伴い、液
晶パネルは大きくなる傾向にある。全ての液晶パネルが
同一垂直面内に配置される（全ての液晶表示パネルがス
クリーンに向く）場合、隣接する液晶パネルの中心間の
間隔は、液晶パネルの幅プラス液晶パネル間の隙間とな
る。隣接する液晶パネルの中心間の間隔はこれらの液晶
パネルが接触するときに最小になる。従来は、投射レン
ズは液晶パネルとほぼ同一軸線上にあるので、隣接する
投射レンズの中心間の間隔は隣接する液晶パネルの中心
間の間隔とほぼ等しい。また、上記刊行物に記載された
ようにミラーが設けられている場合でも、全ての液晶パ
ネルは同一平面内にあり、且つ全ての投射レンズも同一
平面内にあるので、隣接する投射レンズの中心間の間隔
は隣接する液晶パネルの中心間の間隔とほぼ等しい。

【０００８】従って、液晶パネルが大きくなると、隣接
する投射レンズの中心間の間隔は大きくなる。中央の投
射レンズとその外側の投射レンズの中心間の間隔が大き
くなると、外側の投射レンズの中心とスクリーンの中心
を通る線の傾きが大きくなり、軸外し量及び集中角が大
きくなる。軸外し量が大きくなると、液晶パネルの周辺
部の画像の解像度や輝度が低くなり、液晶の視角依存性
が大きくなり、コントラストが低下する等の問題点が生
じる。このため、投射レンズに対して過大な要求が生じ
る。また、集中角が大きくなるために、色むらや、カラ
ーシフトが大きくなるという問題点があった。

【０００９】また、色ムラやカラーシフトを防止するた
めには、スクリーンを両面レンチキュラーで構成するこ
とが必要である。しかし、両面レンチキュラーは、色ム
ラやカラーシフトの防止には有効であるが、板厚がかな
り薄く、ピッチの正確なものを製造できないため、画面
の解像度は比較的に低い。画面の解像度を上げるにはス
クリーンに片面レンチキュラー及び光拡散板を使用する
のが好ましい。しかし、片面レンチキュラーは投射レン
ズ間距離が大きい場合には、色ムラやカラーシフトを小
さくするのはかなり困難である。

【００１０】本発明の目的は、色ムラやカラーシフトを
低減するために投射レンズ間距離を小さくできる投射型
表示装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による投射型表示
装置は、光源４１と、該光源の光を受けてそれぞれに画
像を形成可能な複数の表示素子１１、１２、１３と、光
軸が互いに平行になるように一列に並列し且つ該表示素
子と一つずつ組をなして配置された複数の投射レンズ１
４、１５、１６と、少なくとも一つの組の該表示素子と
該投射レンズとの間に配置され、該少なくとも一つの組
の表示素子が第１の方向に向き、隣接する組の表示素子
が該第１の方向とは異なった第２の方向に向くように光
路を曲げるミラー２１、２２、２３とを備えたことを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】上記した構成においては、少なくとも一つの組
の表示素子と投射レンズとの間にミラーが設けられる。
このミラーはその組の表示素子と投射レンズとの間の光
路を所定の特徴に従って曲げる。光路の曲げ方の特徴
は、少なくとも一つの組の表示素子が第１の方向に向
き、隣接する組の表示素子が該第１の方向とは異なった
第２の方向に向くようにすることである。従って、これ
らの表示素子は同一平面上に位置しないので、これらの
表示素子が互いに接触することなく、関連する投射レン
ズを比較的に接近した配置とすることができる。これに
よって、スクリーン上での色ムラやカラーシフトを低減
することができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の原理図兼第１実施例を示す図
である。投射型表示装置１０は、３個の表示素子１１、
１２、１３と、３個の投射レンズ１４、１５、１６とか
らなる。各表示素子１１、１２、１３の手前には集光レ
ンズ１７、１８、１９が配置される。投射レンズ１４、
１５、１６はそれぞれ表示素子１１、１２、１３と組を
なして設けられるものであり、光軸が互いに平行になる
ように一列に並列して配置され、且つ各表示素子１１、
１２、１３で形成された画像光をスクリーン（図示せ
ず）に向かって投射するものである。図に従えば、表示
素子１１と投射レンズ１４が中央の組を形成し、表示素
子１２と投射レンズ１５が右側の組を形成し、表示素子
１３と投射レンズ１６が左側の組を形成する。以後の実
施例においても、同様である。

【００１４】各表示素子１１、１２、１３は液晶表示パ
ネルからなる。周知のように、液晶表示パネルは一対の
透明なガラス基板の間に液晶を封入したものであり、こ
れらのガラス基板の内面に設けた電極間に電圧を印加す
ることにより液晶を駆動し、画像を形成する。一対の透
明なガラス基板は環状シールにより一緒に接合され、液
晶はこの環状シールにより囲まれた領域に挿入される。
液晶の挿入された部分が液晶パネルの表示領域であり、
図には、各液晶表示素子１１、１２、１３の表示領域が
ハッチングにより示されている。一対の透明なガラス基
板は表示領域の外側の周辺部を含み、この周辺部には表
示領域から延びる端子、駆動用ＩＣ、外部駆動回路との
接続部等が設けられる。従って、例えば、表示領域の幅
が６５ｍｍの場合、パネル全体を含む表示素子の幅は１
２０ｍｍ程度になる。また、各表示素子１１、１２、１
３は液晶パネルの前後に偏向子及び検光子を含む。表示
素子１１、１２、１３は、それぞれダイクロイックミラ
ー（図３）により色分離された緑色、青色、赤色の光を
受けるように配置されている。

【００１５】図１においては、右側の組の表示素子１２
とレンズ１５との間にミラー２２が設けられる。同様
に、左側の組の表示素子１３と投射レンズ１６との間に
ミラー２３が設けられる。しかし、中央の組の表示素子
１１と投射レンズ１４の間にはミラーは設けられず、中
央の組の表示素子１１と投射レンズ１４とは同じ向きで
（スクリーンをめがけて）配置される。

【００１６】ミラー２２は右側の組の表示素子１２と投
射レンズ１５の間の光路を曲げ、それによって、中央の
表示素子１１が投射レンズ１４と同じ方向を向くのに対
して、表示素子１２は投射レンズ１５と右側から直角な
方向を向くようになっている。つまり、表示素子１２は
表示素子１１に対して異なる向きで配置される。同様
に、ミラー２３は左側の組の表示素子１３と投射レンズ
１６の間の光路を曲げ、それによって、表示素子１２は
表示素子１１に対して左側から直角な方向を向くように
なっている。つまり、表示素子１３も表示素子１１に対
して異なる向きで配置される。右側の表示素子１２と左
側の表示素子１３は向き合っている。各表示素子と投射
レンズとの間の光路長は等しくなるようにしてある。

【００１７】このような構成により、隣接する２つの投
射レンズ１４、１５、１６の間の間隔を、全ての表示素
子１１、１２、１３を中央の表示素子１１と同じ向きに
並べる場合よりもかなり小さくできることが分かる。従
って、表示素子１１、１２、１３が大型化されても、隣
接する２つの投射レンズ１４、１５、１６の間隔を表示
素子１１、１２、１３の大きさに従って大きくする必要
がない。本発明では、後で詳細に説明するように、隣接
する２つの投射レンズ１４、１５、１６の間隔は、これ
らの投射レンズ１４、１５、１６が接触する寸前まで小
さくすることができる。投射レンズ１４、１５、１６間
の間隔が小さくなればスクリーン上での色ムラやカラー
シフトを低減することができる。

【００１８】図２は本発明の第２実施例を示す図であ
る。この実施例でも、投射型表示装置は、３個の表示素
子１１、１２、１３と３個の投射レンズ１４、１５、１
６とからなる。投射レンズ１４、１５、１６は前の実施
例と同様に一列に並べられ、ミラー２２が右側の組の表
示素子１２と投射レンズ１５との間に設けられ、ミラー
２３が左側の組の表示素子１３と投射レンズ１６との間
に設けられる。

【００１９】さらに、この実施例では、ミラー２１が中
央の組の表示素子１１と投射レンズ１４との間に設けら
れる。右側の表示素子１２及び左側の表示素子１３が図
２の紙面と垂直な平面内にあるのに対して、中央の表示
素子１１は図２の紙面と平行な平面内、つまり、図２の
紙面の上方又は下方にあって、中央の表示素子１１から
図２の紙面に垂直な方向に延びる光路が、ミラー２１に
よって図２の紙面と平行な方向に曲げられるようになっ
ている。この場合にも、中央の表示素子１１は右側の表
示素子１２及び左側の表示素子１３とは異なる方向を向
くように配置される。また、各表示素子と投射レンズと
の間の光路長は等しくなるようにしてある。

【００２０】図３は図２の応用例を示し、（Ａ）は図２
と同様の平面図で（Ｂ）の矢印IIIAの方向から見た平面
図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印IIIBの方向から見た背面図に
相当する。図４は図３の装置をケースに収容した図３の
矢印IVの方向から見た側面図である。図３及び図４にお
いて、投射型表示装置１０はケース３０に収容され、ケ
ース３０の正面壁にはスクリーン３１が設けられ、表示
素子１１、１２、１３で形成された画像を投射レンズ１
４、１５、１６でスクリーン３１の背面に投射し、色合
成を行うようになっている。ケース３０を小型化するた
めに、投射レンズ１４、１５、１６とスクリーン３１と
の間には、光路折り曲げミラー３２、３３、３４が設け
られている。最も大きいミラー３４はケース３０内をほ
ぼ対角線状に横断するように配置されており、このミラ
ー３４の上方の余剰スペースに投射型表示装置１０が配
置される。

【００２１】投射型表示装置１０はメタルハライドラン
プやキセノンランプ等の高輝度の光源４１を含む。光源
４１からの光は、色分離ダイクロイックミラー（Ｂ反射
ダイクロイックミラー４２、Ｇ反射ダイクロイックミラ
ー４３、Ｒ反射ダイクロイックミラー４４で青色光、緑
色光、赤色光に反射分光される。Ｂ反射ダイクロイック
ミラー４２で反射した青色光はさらにミラー４５で反射
されて左側の集光レンズ１９から左側の表示素子１３に
入射する。Ｇ反射ダイクロイックミラー４３で反射した
緑色光は中央の集光レンズ１７から中央の表示素子１１
に入射する。また、Ｒ反射ダイクロイックミラー４４で
反射した赤色光はさらにミラー４６で反射されて右側の
集光レンズ１８から右側の表示素子１２に入射する。各
集光レンズ１７、１８、１９は各色光を各投射レンズ１
４、１５、１６の中心に向かって集光する。各表示素子
１１、１２、１３に入射した各色光はそれぞれに変調さ
れて画像光となり、各ミラー２１、２２、２３によって
光路を曲げられて各投射レンズ１４、１５、１６に入射
する。この実施例では、光源４１及びダイクロイックミ
ラー４２、４３、４４が、３個の表示素子１１、１２、
１３及び３個の投射レンズ１４、１５、１６の下方の位
置に配置される。

【００２２】図５は、光源４１及び色分離ダイクロイッ
クミラーの配置を変えた変形例を示す図である。図５に
おいては、光源４１が中央の表示素子１１と同一軸線上
に配置され、且つダイクロイックミラー４３がＸ形状に
形成されたものである。作用は、図３及び図４と同様で
ある。

【００２３】図６及び図７は図３及び図４の実施例の変
形例を示し、投射型表示装置１０はケース３０に収容さ
れ、ケース３０の正面壁にはスクリーン３１が設けら
れ、表示素子１１、１２、１３で形成された画像を投射
レンズ１４、１５、１６でスクリーン３１の背面に投射
し、色合成を行うようになっている。ケース３０を小型
化するために、投射レンズ１４、１５、１６とスクリー
ン３１との間には、光路折り曲げミラー３２、３３、３
４が設けられている。最も大きいミラー３４はケース３
０内をほぼ対角線状に横断するように配置されている。
この実施例では、ミラー３４は図３及び図４のものとは
逆に傾斜しており、このミラー３４の下方の余剰スペー
スに投射型表示装置１０が配置される。投射型表示装置
１０の各構成部材は、図３及び図４のものとは上下逆に
配置される。

【００２４】図８は図６及び図７の斜視図であり、ケー
ス３０の下方の空間に３個の表示素子１１、１２、１
３、３個の投射レンズ１４、１５、１６、及び電源４１
が示されている。各組のミラー２１、２２、２３及びダ
イクロイックミラー４１、４２、４３等は図８では省略
されている。投射型表示装置１０を構成するこれらの構
成部材は、ユニットとしてケース３０に脱着可能に取り
付けられている。

【００２５】図９はこの投射型表示装置１０のユニット
を示す図である。このユニットは、底壁部１０ａ、底壁
部１０ａの前端部に立つ前壁部１０ｂ、底壁部１０ａの
後端部に立つ後壁部１０ｃ等を含み、投射型表示装置１
０の各構成部材はそれぞれホルダに収容されて、各ホル
ダがこれらの底壁部１０ａ、前壁部１０ｂ、後壁部１０
ｃに支持される。なお、ユニットは図示された以外の構
造のものとすることができる。

【００２６】図１０は表示素子１１、１２、１３と、投
射レンズ１４、１５、１６との間の光路を説明する図で
ある。Ｏ₁、Ｏ₂、Ｏ₃はそれぞれ投射レンズ１４、１
５、１６の光軸を示し、線Ｌ₁は投射レンズ１４、１
５、１６の光軸を結ぶ線である。線Ｌ₂は表示素子１
２、１３の中心を結ぶ線である。Ｍ₁、Ｍ₂、Ｍ₃はそ
れぞれミラー２１、２２、２３の光軸Ｏ₁、Ｏ₂、Ｏ₃
に対する表示素子１１、１２、１３の光軸を示す。すな
わち、表示素子１１の光軸を通る光は、ミラー２１で投
射レンズ１４の光軸と平行な方向に曲げられて、ミラー
２１の光軸Ｏ₁に対して光軸Ｍ₁をもつ光として投射レ
ンズ１４に入射する。同様に、表示素子１２、１３の光
軸を通る光は、ミラー２２、２３で投射レンズ１５、１
６の光軸と平行な方向に曲げられて、それぞれ、ミラー
２２、２３の光軸Ｏ₂、Ｏ₃に対して光軸Ｍ₂、Ｍ₃を
もつ光として投射レンズ１５、１６に入射する。

【００２７】図１１の（Ａ）は図１０と同様な構成の平
面図であり、説明のために、表示素子１１を９０度回転
した位置で示している。（Ｂ）は、（Ａ）の投射レンズ
１４、１５、１６の配置に対し、表示素子１１、１２、
１３を同一平面内に配置したと仮定した場合の構成を示
す図である。図１１の（Ａ）においては、表示素子１
１、１２、１３の表示領域の幅が６５ｍｍ、表示素子１
１、１２、１３全体の幅が１２０ｍｍ程であった。ま
た、各投射レンズ１４、１５、１６のホルダを含む直径
は３０ｍｍであった。各投射レンズ１４、１５、１６の
焦点距離は１０５ｍｍ、倍率８倍であった。そこで、各
表示素子１１、１２、１３と投射レンズ１４、１５、１
６との間の距離ｘは１１８ｍｍ、投射レンズ１４、１
５、１６とスクリーンＳの間の距離ｙは９４５ｍｍであ
った。

【００２８】本発明は、隣接する投射レンズ１４、１
５、１６の間の間隔をできるだけ小さくすることを目的
としている。そこで、直径３０ｍｍの投射レンズ１４、
１５、１６を３１ｍｍのピッチで配置した（つまり、間
隔は１ｍｍ）。１ｍｍは、投射レンズ１４、１５、１６
の位置調節のために必要である。このような配置にして
も、表示素子１１、１２、１３はそれぞれ異なる向きで
配置しているために、表示素子１１、１２、１３が接触
することはない。

【００２９】このような構成により、軸外し量ｄを４ｍ
ｍとすることができ、集中角αを４度以下にすることが
でき、また、画角βが４６度の投射レンズを用いること
ができるようになった。

【００３０】ところが、図１１の（Ｂ）に示すように、
表示素子１１、１２、１３を同一平面内に配置すると、
上記した寸法関係の場合には、表示素子１１、１２、１
３は互いに重なり合うことになる。つまり、このような
配置は本発明によるミラー２１、２２、２３なしには不
可能である。

【００３１】図１２は従来技術を示し、ここでは、表示
素子１１、１２、１３及び投射レンズ１４、１５、１６
は上記したのと同様の寸法のものとした。図１１の
（Ｂ）に示すような構成はできないので、従来は、表示
素子１１、１２、１３をまず一列に並べ、それから各表
示素子１１、１２、１３の位置に応じて投射レンズ１
４、１５、１６を配置することになる。軸外し量ｄは、
ｄ＝（表示素子のピッチ）／（倍率＋１）により求めら
れる。従って、表示素子のピッチが大きくなると、軸外
し量ｄを大きくしなければならなくなる。図１２の構成
では、表示素子のピッチは最小で１２０ｍｍである。従
って、軸外し量ｄは約１３ｍｍとなる。なお、集中角α
は１３度程度になり、画角βが５２度の投射レンズを用
いる必要があった。集中角αが大きいと、色むらやカラ
ーシフトが大きくなる。

【００３２】なお、図１１の（Ｂ）に示されるように、
軸外しは垂直方向及び水平方向に行われる。上記した軸
外し量ｄは水平方向のものである。垂直方向の軸外し量
は１１ｍｍであり、これは全ての表示素子１１、１２、
１３とレンズ１４、１５、１６との間で行われる。垂直
方向の軸外しは、液晶の視角特性に対応して行われるも
のである。すなわち、液晶表示装置では、画面を見る方
向に従って、コントラスト良く見える方向と、白っぽく
見える方向があることは周知の通りである。この垂直方
向の軸外しは、コントラスト良く見える視角方向を有効
に利用するものである。

【００３３】図４１は光源４１の好ましい例を示す図で
ある。光源４１としては、高輝度のメタルハライドラン
プやキセノンランプを使用するのが好ましい。これらの
ランプは、一対の電極４１ｂ、４１ｃを有する透明管４
１ａに発光物質を封入してなるものである。透明管４１
ａには発光物質を封入するための封入口４１ｄが設けら
れる。封入口４１ｄは発光物質の封入後には閉じられる
が、その痕跡は残る。従来は、封入口４１ｄは作業の容
易さから真横の位置（例えばｇ）に設けられていた。す
ると、光源４１の光が、ダイクロイックミラーやその他
のミラーで反射され、３組の表示素子と投射レンズを通
って、スクリーンに投射されたときに、スクリーン上で
暗い点を作ることがあった。そして、３組の表示素子と
投射レンズがあると、反射の回数や軸外し方向等によ
り、そのような暗い点が異なる位置に３個でき、色むら
の原因となることがあった。

【００３４】図１３では、封入口４１ｄ又とその痕跡は
保温膜４１ｄで覆われる位置に形成されている。保温膜
４１ｄは、管の先端の部分に、発光時のガス温度を制御
し、発光スペクトルを所定のものとするために、設けら
れるものである。透明管４１ａは通常凹面鏡４１ｆと組
み合わせて使用され、保温膜４１ｄの部分の光は通常使
用されていない。

【００３５】図１４では、封入口４１ｄ又とその痕跡が
凹面鏡４１ｆから実質的に出射しない位置に設けられ
る。これによって、スクリーン上に部分的に暗い位置を
形成することがなく、封入口４１ｄが色むらの原因とな
らない。

【００３６】図１５から図２１は本発明の第３実施例乃
至第９実施例を示す図である。これらの実施例は、図１
及び図２の実施例と同様に３個の表示素子１１、１２、
１３及び一列に並べられた３個の投射レンズ１４、１
５、１６を含むものであるが、いずれかの表示素子の向
き及びミラーの配置が図１及び図２の実施例から変化さ
せてある。

【００３７】図１５においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４と整列し、右側の組の表示素子１２
は投射レンズ１５の光軸に対して図１５の紙面の平面の
表側から垂直に配置され、左側の組の表示素子１３は投
射レンズ１６の光軸に対して左側から垂直に配置され
る。この場合、右側の組の表示素子１２と投射レンズ１
５の間にミラー２２が配置され、左側の組の表示素子１
３と投射レンズ１６との間にミラー２３が配置される。

【００３８】図１６においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４と整列し、右側の組の表示素子１２
は投射レンズ１５の光軸に対して紙面の平面の表側から
垂直に配置され、左側の組の表示素子１３は投射レンズ
１６の光軸に対して紙面の平面の裏側から垂直に配置さ
れる。この場合、右側の組の表示素子１２と投射レンズ
１５の間にミラー２２が配置され、左側の組の表示素子
１３と投射レンズ１６との間にミラー２３が配置され
る。

【００３９】図１７においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側か
ら垂直に配置され、右側の組の表示素子１２は投射レン
ズ１５と整列し、左側の組の表示素子１３は投射レンズ
１６と整列する。この構成は図１の構成と逆である。こ
の場合、中央の組の表示素子１１と投射レンズ１４の間
にミラー２１が配置される。

【００４０】図１８においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側か
ら垂直に配置され、右側の組の表示素子１２は投射レン
ズ１５の光軸に対して右側から垂直に配置され、左側の
組の表示素子１３は投射レンズ１６と整列する。この場
合、中央の組の表示素子１１と投射レンズ１４の間にミ
ラー２１が配置され、右側の組の表示素子１２と投射レ
ンズ１５の間にミラー２２が配置される。この例では、
隣接するミラー２１、２２の向きが異なる。

【００４１】また、この例は、外側の２組の投射レンズ
のうちの一方の投射レンズ１５とこの投射レンズ１５に
よって投射される表示素子１２との間にミラー２２を設
け、残る外側の投射レンズ１６と表示素子１６との間に
はミラーを設けない構成となっている。

【００４２】図１９においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側か
ら垂直に配置され、右側の組の表示素子１２は投射レン
ズ１５の光軸に対して紙面の平面の裏側から垂直に配置
され、左側の組の表示素子１３は投射レンズ１６と整列
する。この場合、中央の組の表示素子１１と投射レンズ
１４の間にミラー２１が配置され、右側の組の表示素子
１２と投射レンズ１５の間にミラー２２が配置される。

【００４３】図２０においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側か
ら垂直に配置され、右側の組の表示素子１２は投射レン
ズ１５の光軸に対して紙面の平面の裏側から垂直に配置
され、左側の組の表示素子１３は投射レンズ１６の光軸
に対して左側から垂直に配置される。この場合、全ての
組の表示素子１１、１２、１３と投射レンズ１４、１
５、１６の間にミラー２１、２２、２３が配置される。

【００４４】図２１においては、中央の組の表示素子１
１が投射レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側か
ら垂直に配置され、右側の組の表示素子１２は投射レン
ズ１５の光軸に対して紙面の平面の裏側から垂直に配置
され、左側の組の表示素子１３は投射レンズ１６の光軸
に対して紙面の平面の裏側から垂直に配置され。この場
合、全ての組の表示素子１１、１２、１３と投射レンズ
１４、１５、１６の間にミラー２１、２２、２３が配置
される。

【００４５】図２２から図２５は、３個の表示素子１
１、１２、１３に対して、２個の投射レンズ１４、１５
が配置される実施例を示す図である。これらの実施例
は、表示素子と投射レンズの間に配置されるミラーの一
つが、２個の該表示素子の画像光を受けて合成し一個の
該投射レンズに反射するダイクロクックミラー、ハーフ
ミラー、偏光分離合成素子のなかの少なくとも一つの色
合成光学素子からなる構成に相当する。

【００４６】図２２においては、例えば中央の表示素子
１１が赤色画像表示素子であり、左側の表示素子１３が
青色画像表示素子であり、右側の表示素子１２が緑色画
像表示素子である。中央の表示素子１１が左側の投射レ
ンズ１４の光軸と整列し、左側の表示素子１３は左側の
投射レンズ１４の光軸に対して左側から垂直に配置され
る。右側の表示素子１２は右側の投射レンズ１５の光軸
に対して右側から垂直に配置される。

【００４７】中央の表示素子１１と左側の投射レンズ１
４の間の光路にダイクロクックミラー２４が配置され、
左側の表示素子１３はこのダイクロクックミラー２４に
向かって配置される。ダイクロクックミラー２４は、赤
色光を透過させ、青色光を反射させる特性をもつように
作られる。従って、中央の表示素子１１の赤色光はダイ
クロクックミラー２４を透過して左側の投射レンズ１４
へ向かい、左側の表示素子１３の青色光はダイクロクッ
クミラー２４で反射して左側の投射レンズ１４へ向か
う。このようにして、赤色光と青色光がダイクロクック
ミラー２４で合成される。

【００４８】このようにして、赤色光と青色光がダイク
ロクックミラー２４で合成されるようにすれば、光のケ
ラレがなく、表示輝度の低下がなく、混色や色ムラのな
い表示品質を得ることができる。すなわち、可視光のス
ペクトルでは波長の短い方から順に赤色光、緑色光、青
色光であり、緑を抜かして赤色光と青色光とを合成する
ことにより、ダイクロクックミラー２４の透過反射の境
界波長を緑色領域の５５０ｎｍ程度にしておくことがで
きる。一般にダイクロクックミラーに入射する光に入射
角度分布がある場合には分光特性が高波長側又は低波長
側にシフトするが、本発明のようにダイクロクックミラ
ー２４の透過反射の境界波長が５５０ｎｍ程度であれ
ば、赤色光と青色光の分光特性には全く影響がない。

【００４９】右側の表示素子１２と右側の投射レンズ１
５との間には普通のミラー２２が配置される。色合成光
学素子としてのダイクロクックミラー２４の反射面とミ
ラー２２の反射面は非平行となっている。これは、右側
の表示素子１２と左側の表示素子１３とが同じ側にこな
い構成となっていることを意味し、投射レンズ１４、１
５間の距離を小さくし且つ全ての色光の光路長を一定に
する上で有利である。

【００５０】図２３においては、中央の表示素子１１が
左側の投射レンズ１４と整列し、右側の表示素子１２は
右側の投射レンズ１５の光軸に対して紙面の平面の表側
から垂直に配置され、左側の表示素子１３は左側の投射
レンズ１４の光軸に対して左側から垂直に配置される。
この場合、中央の表示素子１１と左側の表示素子１３に
対してダイクロクックミラー２４が設けられ、右側の表
示素子１２に対してミラー２２が設けられる。

【００５１】図２４においては、中央の表示素子１１が
左側の投射レンズ１４と整列し、右側の表示素子１２は
右側の投射レンズ１５の光軸に対して右側から垂直に配
置され、左側の表示素子１３は左側の投射レンズ１４の
光軸に対して紙面の平面の表側から垂直に配置される。
この場合、中央の表示素子１１と左側の表示素子１３に
対してダイクロクックミラー２４が設けられ、右側の表
示素子１２に対してミラー２２が設けられる。

【００５２】図２５においては、中央の表示素子１１が
左側の投射レンズ１４と整列し、右側の表示素子１２は
右側の投射レンズ１５の光軸に対して紙面の平面の裏側
から垂直に配置され、左側の表示素子１３は左側の投射
レンズ１４の光軸に対して紙面の平面の表側から垂直に
配置される。この場合、中央の表示素子１１と左側の表
示素子１３に対してダイクロクックミラー２４が設けら
れ、右側の表示素子１２に対してミラー２２が設けられ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投射レンズ間距離を小さくして色ムラやカラーシフトを
低減した投射型表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図兼第１実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す図である。

【図３】図２の応用例を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）
の矢印IIIAの方向から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢
印IIIBから見た平面図である。

【図４】図３の矢印IVから見た図である。

【図５】図３の装置の変形例を示す図である。

【図６】図４の装置の変形例を示す図である。

【図７】図６の装置の矢印VIから見た正面図である。

【図８】図６の装置の内部の斜視図である。

【図９】図８の装置の詳細図である。

【図１０】本発明の装置の表示素子と投射レンズとの関
係を示す図である。

【図１１】図１０の詳細図であり、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は正面図である。

【図１２】従来技術を示す図である。

【図１３】好ましい光源の例を示す図である。

【図１４】好ましい光源の変形例を示す図である。

【図１５】本発明の第３実施例を示す図である。

【図１６】本発明の第４実施例を示す図である。

【図１７】本発明の第５実施例を示す図である。

【図１８】本発明の第６実施例を示す図である。

【図１９】本発明の第７実施例を示す図である。

【図２０】本発明の第８実施例を示す図である。

【図２１】本発明の第９実施例を示す図である。

【図２２】本発明の第１０実施例を示す図である。

【図２３】本発明の第１１実施例を示す図である。

【図２４】本発明の第１２実施例を示す図である。

【図２５】本発明の第１３実施例を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２，１３…表示素子１４，１５，１６…投射レンズ２１，２２，２３…ミラー２４…ダイクロイックミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林哲也神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者浜田哲也神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者田中義規神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者菅野卓神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者石和優神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者五島誠神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者大橋範之神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者山口久神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開平１−267612（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/1335 - 1/13357

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（４１）と、該光源の光を受けてそ
れぞれに画像を形成可能な複数の表示素子（１１、１
２、１３）と、光軸が互いに平行になるように一列に並
列し且つ該表示素子と一つずつ組をなして配置された複
数の投射レンズ（１４、１５、１６）と、少なくとも一
つの組の該表示素子と該投射レンズとの間に配置され、
該少なくとも一つの組の表示素子が第１の方向に向き、
隣接する組の表示素子が該第１の方向とは異なった第２
の方向に向くように光路を曲げるミラー（２１、２２、
２３）とを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】該少なくとも一つの組の表示素子と隣接
する組の表示素子とが、隣接する組の投射レンズ間の距
離が該ミラーがなくて表示素子が互いに同じ方向に向い
て配置された場合の隣接する組の投射レンズ間の距離よ
りも小さくなるように配置されていることを特徴とする
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】該少なくとも一つの組の表示素子の光軸
と投射レンズの光軸とがずらしてあることを特徴とする
請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】該複数の表示素子が３つの液晶表示パネ
ルからなり、該光源と該複数の表示素子との間に色分離
用ダイクロイックミラーが設けられることを特徴とする
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】該光源、該表示素子、該ミラー及び該投
射レンズが、共通のフレームに取り付けられていること
を特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】該光源が、透明管に発光物質を封入した
メタルハライドランプからなり、該透明管の発光物封入
口を覆って保温膜が形成されていることを特徴とする請
求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項７】該光源が、透明管に発光物質を封入した
ランプと、凹面鏡とからなり、該透明管の発光物封入口
が該凹面鏡から実質的に出射しない位置に設けられるこ
とを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項８】３組の表示素子と投射レンズが設けら
れ、該ミラーが全ての組の該表示素子と該投射レンズと
の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の投
射型表示装置。
【請求項９】中央の組の表示素子が投射レンズの光軸
に対して所定の角度で設けられ、外側の組の表示素子が
中央の組の表示素子に対して異なる方向に向いているこ
とを特徴とする請求項８に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】外側の組の表示素子が互いに同じ方向
に向いていることを特徴とする請求項９に記載の投射型
表示装置。
【請求項１１】外側の組の表示素子が互いに反対方向
に向いていることを特徴とする請求項９に記載の投射型
表示装置。
【請求項１２】３組の表示素子と投射レンズが設けら
れ、外側の２つの組の投射レンズとの間に該ミラーが設
けられ、中央の組の投射レンズと表示素子との間にはミ
ラーが設けられないことを特徴とする請求項１に記載の
投射型表示装置。
【請求項１３】３組の表示素子と投射レンズが設けら
れ、中央の組及び外側の一方の組の投射レンズと表示素
子との間に該ミラーが設けられ、外側の他の組の投射レ
ンズと表示素子との間にはミラーが設けられないことを
特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】該複数の投射レンズがそれぞれの画像
をリアスクリーンに重ね合わせて投射する背面投射型の
表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の投射
型表示装置。
【請求項１５】該複数の組の表示素子と投射レンズに
対し、さらに追加の表示素子を備え、該複数の組の表示
素子の１つと該追加の表示素子とが、該複数の組の１つ
の投射レンズと組み合わされ、該１つ表示素子と該追加
の表示素子と該１つの投射レンズとの間に色合成光学素
子が設けられることを特徴とする請求項１に記載の投射
型表示装置。
【請求項１６】該合成光学素子がダイクロイックミラ
ーからなることを特徴とする請求項１５に記載の投射型
表示装置。
【請求項１７】該ダイクロイックミラーが、少なくと
も一つの組の該表示素子と該投射レンズとの間に配置さ
れて光路を曲げるミラーであることを特徴とする請求項
１６に記載の投射型表示装置。
【請求項１８】２組の表示素子と投射レンズ及び該追
加の表示素子が設けられ、これらの３個の表示素子が、
赤色画像表示素子と青色画像表示素子と緑色画像表示素
子であり、該色合成光学素子で合成される画像が青色画
像と赤色画像であることを特徴とする請求項１７に記載
の投射型表示装置。