JP3348732B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透過型の液晶表示パネル
をライトバルブとして用いる液晶プロジェクタに関す
る。より詳しくは投影画面の位置が調整可能な液晶プロ
ジェクタにおける投射光量の調節機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来半導体製造技術及び薄膜技術等を駆
使して高精細な画像表示を行なう事ができるアクティブ
マトリクス型等の液晶パネルが盛んに開発されている。
近年、高精細な液晶パネルを一次画像として用いスクリ
ーン上に拡大された二次画像を投影し大画面表示を行な
う液晶プロジェクタが研究されている。この大画面表示
液晶プロジェクタは、ＣＲＴを用いた従来のビデオプロ
ジェクタ装置に比べて小型且つ軽量である事から、業務
用の各種影像機器はもとよりホームビデオ機器としても
実用化展開が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１０に液晶プロジェ
クタの原理的な構成を示す。光軸１０１に沿って光源１
０２、液晶パネル１０３及び拡大投射レンズ系を含む鏡
筒１０４が順に配置されている。液晶パネル１０３に書
き込まれた一次画像は光源１０２により背部から照明さ
れ投射レンズ系を介して前方のスクリーン上に拡大され
た二次画像が表示される。従来の液晶プロジェクタで
は、光源１０２とレンズ鏡筒１０４の相対的な位置関係
を固定したものが多かった。この様な構造では液晶プロ
ジェクタの装置本体に対する二次画像の投影方向が固定
的である。従ってスクリーンに対する投影画像の位置を
最適に調整する為には装置本体の設置姿勢を変えなけれ
ばならなず不便が生じる。

【０００４】この点を改善する為に光軸１０１を横切る
方向にレンズ鏡筒１０４を移動可能に配置した構造が考
えられる。この様にすれば装置本体の設置姿勢を固定し
ても、レンズ鏡筒１０４を光軸１０１に対して直角方向
にシフトさせる事により二次画像の投射位置を調整する
事ができる。しかしながら、鏡筒１０４を直角シフトさ
せると投射レンズ系の入射瞳と光軸１０１との間にオフ
セットが生じ、光源１０２からの入射光量あるいは照明
光量が減少する為拡大投射された二次画像の明度が低下
するという課題あるいは問題点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は投射画像の位置を調整した場合に画
像明度を常に一定に保持する事のできる液晶プロジェク
タを提供する事を目的とする。かかる目的を達成する為
に以下の手段を講じた。即ち、本体と、これに対して移
動可能に取り付けられたランプハウス及び投射レンズと
からなり、前記本体は、ランプハウスからの光をそれぞ
れ透過する複数個のライトバルブと、各ライトバルブを
透過した各色成分の光を合成して該投射レンズに送る色
合成部材とが組み込まれており、投射レンズ系を光軸に
対して直角方向に移動可能に設ける事により投射レンズ
の入射瞳と液晶パネルなどからなるライドバルブの中心
とのオフセット量を可変にした液晶プロジェクタにおい
て、本体に対する前記投射レンズ系の移動に応じて光源
を収納した前記ランプハウスを本体に対して光軸と直角
方向に移動可能に設けるという手段を講じた。具体的に
は、ランプハウスの移動量を前記投射レンズ系の移動量
に応じて制御する制御手段を設けた。又、本発明の応用
として、複数台のプロジェクタを互いに隣接配置したプ
ロジェクタ装置がある。各プロジェクタは、投射レンズ
を光軸に対して直角方向に移動可能に設ける事で投射レ
ンズとライトバルブの中心とのオフセット量を可変にす
ると共に、前記投射レンズの移動に応じて光源を備えた
ランプハウスを移動可能に設け、各プロジェクタに含ま
れる各投射レンズ及び各ランプハウスをそれぞれ移動し
て、複数台のプロジェクタから投射される拡大投影像を
一致させることが可能である。

【０００６】

【作用】本発明によれば投射レンズ系を収納する鏡筒と
光源を収納するランプハウスは互いに関連して移動す
る。投射画像の位置を調整する為にレンズ鏡筒を移動し
た場合元の光軸に対してオフセットが生じる。このオフ
セットを打ち消す様にランプハウスが補償的に移動す
る。即ち照明光軸が投射レンズ系の入射瞳に一致する様
に変位し、常に最大の入射効率が得られる。従って、投
射画像の明度は常に最大レベルで一定に保持される。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる液晶プロジェク
タの第１実施例を示し、三原色の各々が割り当てられた
３枚の液晶パネルと共通の拡大投射レンズ系とからなる
構造を有している。各液晶パネルは赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色系統別にライトバルブとして機能
する。各液晶パネルは画像を赤、緑、青色成分に分解し
て表示する。同時に各液晶パネルには赤、緑、青色の照
明光が入射する。各液晶パネルの単色透過光像をダイク
ロイックプリズム又はダイクロイックミラーによって合
成した後、この合成されたフルカラー画像を投射光学系
でスクリーン上に拡大投影するものである。この方式で
は一次画像を三原色別３枚の液晶パネルで構成するの
で、１枚の液晶パネルを用いたものに比べ、画素数が実
質的に３倍になり高解像度のビデオ表示が可能になる。

【０００８】以下図１を参照して具体的に説明する。液
晶プロジェクタ１はその本体２の背部に光源３を備えて
いる。光源３は本体２を通過する光軸Ｃの後端部に位置
し例えばメタルハライドランプ等から構成される。光源
３の前方光軸Ｃ上には傾斜配置された緑反射ダイクロイ
ックミラー４が配置している。このダイクロイックミラ
ー４で分光された緑色光成分は分岐し反射ミラー５に入
射する。反射した緑色光成分はコンデンサレンズ６を介
し一対の偏光板７，９によって挟持された緑色用液晶パ
ネル８を照明して緑色像光を形成する。

【０００９】一方緑反射ダイクロイックミラー４を透過
した照明光は次段の青反射ダイクロイックミラー１０で
青色光成分と赤色光成分に分光される。分岐した青色光
成分はコンデンサレンズ１１を介して偏光板１２，１４
により挟持された青色用液晶パネル１３を照明して青色
像光を形成する。

【００１０】ダイクロイックミラー１０を透過した赤色
光成分はコンデンサレンズ１５を介して偏光板１６，１
８により挟持された赤色用液晶パネル１７を照明し赤色
像光を形成する。

【００１１】これら緑色像光、青色像光及び赤色像光は
ダイクロイックミラー１９及び２０を介して合成され、
光軸Ｃ上に位置する結像光学系あるいは拡大投射光学系
を収納するレンズ鏡筒２１を介して図示しないスクリー
ン上に投影される。

【００１２】レンズ鏡筒２１の底部はマウント２２に取
り付けられている。この取り付けマウント２２は本体２
の上面に固定されたスライドガイド２３に係合してお
り、光軸Ｃに対して直角方向にシフト可能である。図示
の例ではレンズ鏡筒２１は紙面に対して垂直方向にシフ
ト可能である。一方光源３を収納するランプハウス２６
はアーム２５によって支持されている。アーム２５の先
端は液晶パネル１７の近傍において取り付けピン２４に
より本体２の側部に回動可能に係止されている。換言す
るとアーム２５は取り付けピン２４を中心として本体２
の側面に沿って回転可能である。従って、アーム２５の
後端部に支持されたランプハウス２６は取り付けピン２
４を中心にして円弧上を可動に搭載されている。光源３
の水平回動に伴なって光軸Ｃは合成用のダイクロイック
ミラー２０を通った後の部分において紙面と垂直な面に
沿って平行移動する。レンズ鏡筒２１はスライドガイド
２３に連結した駆動装置２７によってシフト駆動され
る。又ランプハウス２６はアーム２５に連結した駆動装
置２８によって回転駆動される。両駆動装置２７，２８
は例えばステップモータとボール／スクリュー機構等に
よって構成される。レンズ駆動装置２７とランプ駆動装
置２８はともに制御部２９により制御されている。な
お、制御部２９を用いた自動制御を行なう代わりに、駆
動装置２７，２８を手動で制御しても良い。

【００１３】次に図２及び図３を参照して図１に示した
液晶プロジェクタの投影画像位置調整動作を詳細に説明
する。図２はレンズ鏡筒２１及びランプハウス２６がと
もに原点位置にある状態を示している。図２の（Ａ）部
は液晶プロジェクタの側面図である。アーム２５は中立
位置に保持されているとともに、レンズ鏡筒２１の入射
瞳は光軸Ｃに一致している。図２の（Ｂ）部は原点位置
における等価的な幾何光学図である。理解を容易にする
為に光軸Ｃを直線に伸ばした状態で示している。光源３
から発した光軸Ｃは液晶パネル１７の中心を貫通し且つ
レンズ鏡筒２１の入射瞳に一致しておりオフセット量は
０である。なお、他の液晶パネル８及び１３も光学的に
は図示する液晶パネル１７と等価の位置に配置されてい
る。

【００１４】図３はレンズ鏡筒２１及びランプハウス２
６がともに原点位置からシフトした状態を示している。
図３の（Ａ）部に示す様に、レンズ鏡筒２１は図示しな
い駆動装置２７により上方に所定量だけシフトしてい
る。一方、ランプハウス２６は駆動装置２８によりピン
２４を中心にして回動し下方に所定量だけシフトしてい
る。図３の（Ｂ）部に示す様に、光源３が下方に回転す
ると光軸Ｃは一点鎖線で示す初期の光軸に対して傾斜す
る。なお光源３の回転中心は液晶パネル１７の近傍にあ
るので光軸Ｃは常に液晶パネル１７の中心を通過する様
になっている。一方レンズ鏡筒２１は初期の光軸に対し
て所定のオフセット量を有するが、光軸Ｃがこれを相殺
する方向に変位するので入射瞳と一致する様になる。従
ってレンズ鏡筒２１は常に最大効率をもって照明光を受
光できる。

【００１５】図４に液晶パネル１７の具体的な構成例を
示す。なお他の液晶パネル８，１３も同様な構造を有す
る。この例では液晶パネルはアクティブマトリクスタイ
プの透過型液晶表示デバイスからなりライトバルブとし
て機能する。図示する様に、所定の電気光学効果を奏す
る液晶層３０は一対の透明ガラス基板３１，３２によっ
て挟持されている。一方の基板３１の内表面にはマトリ
クス状に配列された画素電極３３が形成されている。各
画素に対応してアモルファスシリコン等からなる薄膜ト
ランジスタ３４が接続している。薄膜トランジスタ３４
のドレイン電極は対応する画素電極３３に接続されてお
り、ソース電極は対応する画像信号ライン３５に接続さ
れており、ゲート電極は対応する選択ライン３６に接続
されている。他方の基板３２の内表面には対向電極３７
が全面的に形成されている。個々のトランジスタ３４を
介して対応する画素電極３３に画像信号が書き込まれ
る。画像信号により生じた液晶層３０の電気光学的な変
化を一対の偏光板（図１の１６，１８）により透過光量
変化として検出し画像表示を行なうものである。

【００１６】かかる構造を有するアクティブマトリクス
タイプ透過型液晶表示デバイスは２インチ〜６インチ程
度の対角寸法を有し１０万個〜３０万個の画素電極が含
まれ極めて高精細である。この液晶パネルに表示された
一次画像を対角寸法が１００インチ程度のスクリーンに
拡大投影する事により高解像度を有する二次画像が得ら
れる。

【００１７】図５に本発明にかかる液晶プロジェクタの
第２実施例を示す。基本的な構造は図１に示す第１実施
例と同様であり理解を容易にする為に対応する構成要素
には対応する参照番号を付している。第１実施例と異な
る点はレンズ鏡筒２１の取り付け位置である。本例では
レンズ鏡筒２１は本体２の上面ではなく前面部に固着さ
れたスライドガイド２３に取り付けられている。拡大二
次画像の水平方向位置を調整する為にレンズ鏡筒２１は
紙面に対して垂直な方向にスライドする。この場合でも
ランプハウス２６は本体２の底面に沿って水平に旋回シ
フトし光軸Ｃに対するレンズ鏡筒２１のオフセット量を
相殺する様にしている。

【００１８】図６に本発明にかかる液晶プロジェクタの
第３実施例を示す。基本的な構成は図１に示す第１実施
例と同様であり、対応する構成部分には対応する参照番
号を付して理解を容易にしている。第１実施例と異なる
点は、ランプハウス２６の取り付け配置である。本例で
はランプハウス２６は本体２の底面に対向して配置され
ており、アーム２５を支えるピン２４を中心として垂直
面内に沿って旋回する。一方スライドガイド２３に取り
付けられたレンズ鏡筒２１も紙面に対して垂直にシフト
する。この時生じる光軸Ｃに対するオフセットを相殺す
る様にランプハウス２６が移動制御される。

【００１９】図７に本発明にかかる液晶プロジェクタの
第４実施例を示す。基本的な構成は第１実施例と同様で
あり対応する部分には対応する参照番号を付して理解を
容易にしている。異なる点は拡大投影画像の水平方向位
置ではなく垂直方向位置を調節できる様にした事であ
る。即ち、レンズ鏡筒２１は本体２の前面に固着したス
ライドガイド２３に沿って紙面に平行に上下方向にシフ
トする。この時ランプハウス２６もアーム２５を介して
支点ピン２４を中心に上下方向に旋回する。旋回量はレ
ンズ鏡筒２１の光軸Ｃに対するオフセットを打ち消す様
に設定される。

【００２０】図８に本発明にかかる液晶プロジェクタの
第５実施例を示す。基本的な構成は図７に示す第４実施
例と同様であり対応する部分には対応する参照番号を付
して理解を容易にしている。異なる点は、三原色の各々
に割り当てられた３枚の液晶パネルを用いる代わりにフ
ルカラーの一次画像を表示可能な単一の液晶パネル８０
を用いている事である。フルカラー液晶パネルを用いる
と本体２内部の光学的な構成が大幅に簡略化される。フ
ルカラーの液晶パネルを得る為には、例えば図４に示す
モノカラーのアクティブマトリクスタイプ液晶表示デバ
イスに対して三原色カラーフィルタを付加したものを作
成すれば良い。

【００２１】最後に図９を参照して本発明にかかる液晶
プロジェクタの応用例を示す。同一構造を有する液晶プ
ロジェクタ１Ａ，１Ｂ及び１Ｃが隣接配置されており前
方のスクリーン９０に対して３段スタック投射を行なう
様になっている。スクリーン９０上において３個の拡大
投影像が完全に一致する様に各液晶プロジェクタの投射
光軸を調整している。具体的には、上段の液晶プロジェ
クタ１Ａのレンズ鏡筒２１Ａを下方にシフトし且つ下段
の液晶プロジェクタ１Ｃのレンズ鏡筒２１Ｃを上方にシ
フトしている。中段の液晶プロジェクタ１Ｂのレンズ鏡
筒２１Ｂは中点位置に保持されている。本発明によれば
上下の２台も中段のものと殆ど変らない投影光量が得ら
れる為、３台を合わせて約３倍の光量を持つ画像投影が
可能になる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、投
射画像の位置を調整する為に投射レンズ系をシフトさせ
て液晶パネルの中心から入射瞳がずれた時、ランプハウ
スを補償的に旋回移動する事により光源からの照明光速
が入射瞳に追従する様にした。常に効率の良い照明が行
なわれる為投射レンズシフトによる画像明度の低下を最
少限に抑制する事ができるという効果がある。少ない部
品点数で投射レンズとランプハウスの連動機構が構成で
きる。かかる構造を有する液晶プロジェクタを複数台用
いて効率の良いスタック投射が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶プロジェクタの第１実施例
を示す模式的な断面図である。

【図２】図１に示す第１実施例の動作説明図である。

【図３】同じく図１に示す実施例の動作説明図である。

【図４】第１実施例に用いられる液晶パネルの構成例を
示す模式的な斜視図である。

【図５】本発明にかかる液晶プロジェクタの第２実施例
を示す模式的な断面図である。

【図６】同じく第３実施例を示す模式的な断面図であ
る。

【図７】同じく第４実施例を示す模式的な断面図であ
る。

【図８】同じく第５実施例を示す模式的な断面図であ
る。

【図９】本発明にかかる液晶プロジェクタの応用例を示
す模式図である。

【図１０】従来の液晶プロジェクタを示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 液晶プロジェクタ ２ 本体 ３ 光源 ８ 液晶パネル １３ 液晶パネル １７ 液晶パネル ２１ レンズ鏡筒 ２２ マウント ２３ スライドガイド ２４ 取り付けピン ２５ アーム ２６ ランプハウス ２７ 駆動装置 ２８ 駆動装置 ２９ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−86643（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−60934（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体と、これに対して移動可能に取り付
   けられたランプハウス及び投射レンズとからなり、 前記本体は、該ランプハウスからの光をそれぞれ透過す
   る複数個のライトバルブと、各ライトバルブを透過した
   各色成分の光を合成して該投射レンズに送る色合成部材
   とが組み込まれており、 該投射レンズを光軸に対して直角方向に移動可能に設け
   る事により該投射レンズと各ライトバルブの中心とのオ
   フセット量を可変にしたプロジェクタであって、 前記本体に対する前記投射レンズの移動に応じて、光源
   を備えた前記ランプハウスを前記本体に対して光軸と直
   角方向に移動可能に設けるとともに、 前記ランプハウスの移動量を前記投射レンズの移動量に
   応じて制御する制御手段を備えた事を特徴とするプロジ
   ェクタ。
2. 【請求項２】 前記投射レンズはスライドガイドに対し
   て移動可能に係合したマウントに取り付けられている事
   を特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 【請求項３】 前記ランプハウスは回動可能なアームに
   取り付けられており、前記制御手段は該スライドガイド
   の移動量に応じて該アームの回動量を制御して投射レン
   ズとランプハウスを連動させる事を特徴とする請求項２
   記載のプロジェクタ。
4. 【請求項４】 プロジェクタの本体は複数台のプロジェ
   クタを互いに隣接配置可能な形状を有し、隣接配置され
   た場合複数台のプロジェクタから投射される拡大投影像
   を一致させることが可能な様に、前記本体に対する前記
   投射レンズの移動量が設けられている事を特徴とする請
   求項１記載のプロジェクタ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載されたプロジェクタを複
   数台互いに隣接配置したプロジェクタ装置であって、 各プロジェクタに含まれる各投射レンズ及び各ランプハ
   ウスをそれぞれ移動して、複数台のプロジェクタから投
   射される拡大投影像を一致させた事を特徴とするプロジ
   ェクタ装置。