JP3449068B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents
プロジェクタ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は液晶などの光空間変調
素子を使用して、例えばカラーの映像信号を背面投射型
スクリーン上に投影するプロジェクタ装置に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】液晶などの光空間変調素子を３個使用し
たカラー映像信号を投影する装置の光学系は様々の方式
があるが、一般的には例えば図６のようにガラス部材に
反射膜を形成してＲＧＢの各画像を合成する方式か、ま
たは図８のようにクロスダイクロイックミラーを用いて
ＲＧＢの各画像を合成する方式が知られている。 【０００３】図６において、光源３９は放物面鏡の焦点
位置に例えばメタルハライドランプ３９ａが配置されて
おり、放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出
射される。そして光源３９から出射された光の内赤外領
域及び紫外領域の不要光線はＩＲ−ＵＶカットフィルタ
４０によって遮断され有効な光線のみが次の光学手段に
導かれることになる。 【０００４】この光学手段は、例えば図７（ａ）の側面
図及び図７（ｂ）の正面図に示されているように、光空
間変調素子である液晶の有効開口のアスペクト比に等し
い相似形をした外形を持つ、複数の凸レンズ４１ａ、４
１ａ、４１ａ・・・が正方配列されている平型のマルチ
レンズアレイ４１と、図６に見られるようにマルチレン
ズアレー４１の凸レンズ４１ａに対向するように複数の
凸レンズ４２ａ、４２ａ、４２ａ・・・が形成されてい
る平凸型のマルチレンズアレイ４２から構成され、凸レ
ンズ４１ａの焦点が凸レンズ４２ａとなるように配置さ
れている。そしてＩＲ−ＵＶカットフィルタ４０を通過
した光源３９の光束が効率よく、かつ均一に液晶パネル
の有効開口に照射されるようになされている。 【０００５】マルチレンズアレイ４２と液晶パネルの有
効開口の間には、光源３９の光束を赤、緑、青色に分解
するダイクロイックミラー４３、５３が配置されてい
る。この図に示す例では、まずダイクロイックミラー４
３で青色を反射し緑色及び赤色を透過させている。この
ダイクロイックミラー４３で反射された青色の光束は、
偏波面を揃える偏光板４４を介してミラー４５により進
行方向を９０゜曲げられて青色用液晶パネル４７の前の
偏光板４６に導かれる。 【０００６】一方、ダイクロイックミラー４３を透過し
た緑色及び赤色の光束は、偏波面を揃える偏光板５２を
介してダイクロイックミラー５３により分離されること
になる。すなわち、緑色光束は反射されて進行方向を９
０゜曲げられて緑色用液晶パネル５５前の偏光板５４に
導かれる。そして赤色光束はダイクロイックミラー５３
を透過して直進し、赤色用液晶パネル５８前の偏光板５
９に導かれる。 【０００７】赤、緑、青色の光束は各々の偏光板４６、
５４、５７を通過して各々の液晶パネル４７、５５、５
８に照射される。これらの液晶パネル４７、５５、５８
の後段には、液晶パネル４７、５５、５８から出射した
光の所定の偏光面を持つ光のみ透過するいわゆる検光子
４８、５６、５９が配置され、液晶を駆動する回路の電
圧により光の強度を変調するように構成されている。 【０００８】各液晶パネル４７、５５、５８から検光子
４８、５６、５９を介して出射した光は、例えば所定の
光のみを透過する反射膜５０、５１を介してガラス材等
を張り合わせて構成されている光合成素子４９によって
同一の光軸となるように合成され投射レンズ６１に出射
されることになる。 【０００９】反射膜５０は例えば青色光束を透過し緑色
光束を反射する特性を有して構成されており、ここで、
検光子４８を透過した青色光束及び検光子５６を透過し
た緑色光束が合成される。また、反射膜５１は赤色光束
を反射する特性を有して構成されており、ここで、反射
膜５０によって合成された青／緑色光束と、検光子５９
を透過しミラー６０で反射された赤色光束が合成される
ことになる。つまり、光合成素子４９における反射膜５
１でＲＧＢ各色光束が合成され、投射レンズ６１によっ
てカラー画像として拡大投影される。 【００１０】この図６に示した液晶プロジェクタ装置は
光源３９の前面に、例えば図７に示したようなマルチレ
ンズアレー４１、４２を配置することにより、光源３９
から出射され各凸レンズ４１ａ、４２ａを通過した光束
はそれぞれ各液晶パネルに収束され、明るさもその全表
示面で均一となるようにすることができるとともに、光
学ブロックの構成を単純にして光学部品も安価にするこ
とができる。しかし液晶パネル４７、５５、５８と投射
レンズ６１の後面との距離が長くなり、いわゆるレンズ
のバックフォーカスが長いために広角の投影をしたい場
合には、レンズ設計が難しく、また作成に際しては高価
なガラス材料を使用した光合成素子５９等を用いたり、
レンズ構成が枚数が多くなり高価な物になってしまう。 【００１１】そこで、図８の一部拡大図に示すようにク
ロスダイクロイックプリズムを用いることにより、以下
に述べるように図６に示した方式の欠点を解消するとと
もに全体の小型化を実現している。 【００１２】図８はマルチレンズアレー４１、及びマル
チレンズアレー４２によって集光されて液晶パネル６３
によって変調されクロスダイクロイックプリズム６４に
導かれる例えば緑色の光路のみを摸式的に示す図であ
る。 【００１３】先程図６、図７で説明したように、液晶プ
ロジェクタ装置の光源側に配置されるマルチレンズアレ
ー４１には複数の凸レンズ４１ａが正方配列されてお
り、この図には示されていない光源からＩＲ−ＵＶカッ
トフィルタを介して入射した光束は各凸レンズ４１ａに
よって、それぞれマルチレンズアレー４２の凸レンズ４
２ａ上に集束される。そして各凸レンズ４２ａに到達し
た光束は、出射側の凸レンズ４２ｂによってコンデンサ
レンズ６２に照射され、前後に偏光板が配置されている
液晶パネル６３で変調された後にクロスダイクロイック
プリズム６４に入射する。ダイクロイックプリズム６４
は例えば図１１の斜視図に示されているように、４個の
プリズムを所定の反射特性を有している薄膜で形成され
る反射面６４ａ、６４ｂを介して張り合わせて形成され
ている。 【００１４】なお、図８においては、緑色光束Ｇの光路
のみを実線で示しているが、赤色光、束Ｒ及び青色光束
Ｂは図示していない各色の液晶パネルによって同様に光
変調された後に、矢印で示されているように、クロスダ
イクロイックプリズム６４に対してそれぞれ異なる方向
から入射することになる。 【００１５】液晶パネル６３で変調された光束はクロス
ダイクロイックプリズム６４によって、赤色の光束Ｒは
反射面６４ａで、また青色の光束Ｂは反射面６４ｂによ
って図示されていない投射レンズに対して反射される。
さらに緑色の光束Ｇは反射面６４ａ、６４ｂを透過する
ので、ここでＲＧＢ各光束が１つの光軸に合成され投射
レンズに入射することになる。また、上述したように赤
色、青色についてもクロスダイクロイックプリズム６４
に対して矢印で示されている方向から入射して、それぞ
れ反射面６４ａ、６４ｂで反射して投射レンズに入射す
るようになる。 【００１６】このように、凸レンズ４１ａ、４２ａが正
方配列されたマルチレンズアレー４１、４２を光源の後
段に設けることにより、光源３９から出射された光束が
効率よく、かつ均一に液晶パネル６３の有効開口に照射
することができるようになっている。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにクロスダイクロイックプリズム６４は、４個のプリ
ズムを所定の反射特性を有している薄膜を介して張り合
わせて形成しているが、この場合に、 １． 例えばクロスダイクロイックプリズム６４の中心
に垂直に位置する接合部６４ｃ付近において薄膜にむら
があり、反射膜６４ａ、６４ｂの反射特性が異なってし
まう。 ２． 各プリズムの形状精度が悪く接合面に若干の間隙
が形成される。 ３． 張り合わせ時に反射面６４ａ1 と６４ａ2 、又は
／及び反射面６４ｂ1６４ｂ2 に段差が形成される。等
の問題があり、特に図９、図１０に示されているように
各プリズムの中心部となる接合部６４ｃを通過する光束
が弱まり投影される画像にカゲとして現れてしまう。 【００１８】例えば図７（ａ）において、向かって左側
の縦方向に位置する凸レンズ４１ａ1 〜４１ａ10を透過
し、接合部６４ｃを透過した光束は、図１０に示されて
いるように縦線のカゲＳ1 として画像Ｐ上に現れてしま
う。特に、光源が点光源（短アーク光源）とされている
場合は、指向性が鋭い光となるので、図９に示されてい
るように各凸レンズ４１ａ、４２ａによって集束された
光束が、上記した問題を有しているクロスダイクロイッ
クプリズム６４の接合部６４ａを異なった方向から通過
した場合、その光が接合部６４ｃによってけられること
になり、例えば図１０に示されているように画像Ｐ上に
凸レンズ４１ａ、４２ａが水平方向に配置されている数
だけ縦線のカゲＳ、Ｓ、Ｓ・・・が現れて、良好な画像
を得ることができなくなってしまう。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたもので、光源と、 横方向
及び縦方向に複数の凸レンズが正方配列された一対の複
合レンズから構成され、前記一対の複合レンズにある矩
形形状をなす各々の凸レンズが対向するように配置さ
れ、前記複合レンズ外形の中心付近を含め該複合レンズ
上の隣接する凸レンズが互いに千鳥格子状に形成されて
いる光学手段と、前記光源から前記光学手段によって導
かれた光を、赤、青、緑の色光に分離する色分離手段
と、前記色分離手段によって分離された上記赤、青、緑
の色光に対応して設けられ、画像信号に基づき前記赤、
青、緑の色光を変調する光変調手段と、前記光変調手段
で変調された各色の光束を合成してカラー画像を形成す
るとともに、４個のプリズムを中心に接合部を有するよ
うに所定の反射特性の薄膜で形成された膜面を介して張
り合わされて形成され、該張り合わされたときに前記所
定の反射特性による前記各色の光束の合成された特性
と、前記接合部付近における前記各色の光束の合成され
た特性が異なる特性となりうるクロスダイクロイックプ
リズムとを備え、前記合成された特性が異なる特性とな
る場合に、前記光束が前記クロスダイクロイックプリズ
ムの中心の接合部を通過することにより発生するカゲの
濃淡が薄くされることを特徴とする。 【００２０】 【００２１】本発明によればクロスダイクロイックプリ
ズムに上記したような欠陥が合った場合でも、マルチレ
ンズアレーに設けられる凸レンズを千鳥状に形成するこ
とにより、画面上に現れるカゲが分散して濃淡が薄くな
るので、従来よりも良い画像を得ることができるように
なる。 【００２２】 【発明の実施の形態】以下、まず図２にしたがい本実施
の一形態である液晶プロジェクタ装置の光学系について
説明する。図２において、光源４は放物面鏡の焦点位置
に例えばメタルハライドランプ４ａが配置されており、
放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出射され
る。そして光源４から出射された光の内、赤外領域及び
紫外領域の不要光線はＩＲ−ＵＶカットフィルタ３によ
って遮断され有効な光線のみがその後段に配されている
光学手段に導かれることになる。 【００２３】この光学手段は、光変調手段である液晶パ
ネルの有効開口のアスペクト比に等しい相似形をした外
形を持つ、複数の凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ・・・と凸
レンズ１ｂ、１ｂ、１ｂ・・・が、その位相を例えば１
／２ずらした状態で千鳥格子状に配列されている平型の
マルチレンズアレイ１と、このマルチレンズアレー１の
凸レンズ１ａ及び凸レンズ１ｂに対向するように複数の
凸レンズ２ａ、２ａ、２ａ・・・、及び凸レンズ２ｂ、
２ｂ、２ｂ・・・が形成されている平凸型のマルチレン
ズアレイ２から構成されている。そしてＩＲ−ＵＶカッ
トフィルタ３を通過した光源４の光束が効率よく、かつ
均一に後述する液晶パネルの有効開口に照射されるよう
になされている。 【００２４】マルチレンズアレイ２と液晶パネルの有効
開口の間には、光源４の光束を赤、緑、青色に分解する
ダイクロイックミラー５、１２が配置されている。この
図に示す例では、まずダイクロイックミラー５で赤色の
光束Ｒを反射し緑色の光束Ｇ及び青色の光束Ｂを透過さ
せている。このダイクロイックミラー５で反射された赤
色の光束Ｒはミラー６により進行方向を９０゜曲げられ
て赤色用液晶パネル９の前のコンデンサーレンズ７に導
かれる。 【００２５】一方、ダイクロイックミラー５を透過した
緑色及び青色の光束はダイクロイックミラー１２により
分離されることになる。すなわち、緑色光束は反射され
て進行方向を９０゜曲げられて緑色用液晶パネル１５前
のコンデンサーレンズ１３に導かれる。そして青色光束
はダイクロイックミラー１２を透過して直進し、リレー
レンズ１７、ミラー１８、反転用リレーレンズ１９、ミ
ラー２０を介して青色用液晶パネル２３前のコンデンサ
ーレンズ２１に導かれる。 【００２６】赤、緑、青色の光束は各々のコンデンサー
レンズ７、１３、２１を通過して液晶パネル９、１５、
２３に照射される。これらの液晶パネル９、１５、２３
の前段には入射した光の偏光方向を一定方向に揃えるた
めの偏光板８、１４、２２が、また後段には出射した光
の所定の偏光面を持つ光のみ透過するいわゆる検光子１
０、１６、２４が配置され、液晶を駆動する回路の電圧
により光の強度を変調するように構成されている。 【００２７】一般には、ダイクロイックミラー５、１２
の特性を有効に利用するため、Ｐ偏波面の反射、透過特
性を使用している。従って、各々の液晶パネル９、１
５、２３の入射側偏光板８、１４、２２は、図２の紙面
内に平行な偏波面を透過するように配置されている。ま
た、液晶パネル９、１５、２３を構成する液晶部は例え
ばＴＮ型が用いられており、かつその動作はいわゆる例
えばノーマリーホワイト型として構成され、検光子１
０、１６、２４は図２の紙面に垂直な偏波光を透過する
ように配置されている。 【００２８】そして液晶パネル９、１５、２３で光変調
された各色の光束は、光合成手段として先程図１１の斜
視図で説明したクロスダイクロイックプリズム６４と同
等のクロスダイクロイックプリズム１１を用いて、赤色
の光束Ｒは反射面１１ａで、また青色の光束Ｂは反射面
１１ｂで投射レンズＴＬに対して反射される。そして緑
色の光束Ｇは反射面１１ａ、１１ｂを透過するので、こ
こでＲＧＢ各光束が１つの光軸に合成される。この時、
反射特性を利用する赤色及び青色の光束については、反
射面１１ａ、１１ｂに対してＳ偏光面を使用するほうが
反射特性を良好に保つことが出来るので、図２の紙面に
垂直な偏波面とされている光束をクロスダイクロイック
プリズム１１に入射させるのが一般的である。 【００２９】図１は図２に示したマルチレンズアレー１
の平面図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正
面図である。本発明では、マルチレンズアレー１に形成
される複数の凸レンズ１ａ、１ｂは図示されているよう
に千鳥格子状に形成されている。例えば図１（ｂ）に示
されているように奇数段に凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ・
・・が設けられ、偶数段には凸レンズ１ａと位相が１／
２ずれた状態で同一形状の凸レンズ１ｂ、１ｂ、１ｂ・
・・が設けられている。そして図２で説明したように、
このマルチレンズアレー１に対向して配置されるマルチ
レンズアレー２に関しても、凸レンズ１ａ、１ｂと同様
に奇数段、遇数段毎に千鳥格子状に凸レンズ２ａ、２ｂ
が形成されている。 【００３０】次にマルチレンズアレー１及び２を用いた
場合の光束の光路の摸式図を図３に示す。なお、図３は
図１に示したコンデンサレンズ３、液晶パネル４、クロ
スダイクロイックプリズム５のみを拡大して示す図であ
り、緑色に対する光束Ｇのみが実線及び破線で示されて
いる。なお、この図３において、コンデンサレンズ３、
液晶パネル４、及びクロスダイクロイックプリズム５、
反射面５ａ、５ｂ、接合部５ｃは、それぞれ先程図８で
説明したコンデンサレンズ２３、液晶パネル２４、及び
クロスダイクロイックプリズム２５、反射面２５ａ、２
５ｂ、接合部２５ｃに対応している。 【００３１】例えば凸レンズ１ａで集束され凸レンズ１
ａの中央部分を透過した光束は、実線で示されているよ
うに凸レンズ２ａに入射した後に、コンデンサレンズ１
３、液晶パネル１５等を得てクロスダイクロイックプリ
ズム１１の接合部１１ｃを通過する。一方、凸レンズ１
ａと位相が１／２ずれた状態で配置されている凸レンズ
１ｂで集束され凸レンズ１ｂの中央部分を透過した光束
は、破線で示されているように凸レンズ２ｂに入射した
後にコンデンサレンズ１３、液晶パネル１５等を得てク
ロスダイクロイックプリズム１１の接合部１１ｃを通過
する。 【００３２】このように、凸レンズ１ａ、凸レンズ２ａ
で集束され凸レンズ１ａ、１ｂの中央部分を通過する比
較的強い光量の光が接合部１１ｃを通過することにより
発生するカゲは、例えば図４に示されているように水平
方向に分散するようになる。すなわち、投射される画像
Ｐとしては、カゲＳａ、Ｓａ、Ｓａ、及びカゲＳｂ、Ｓ
ｂ、Ｓｂが水平方向に分散して現れ濃淡が薄くなるの
で、従来よりも視覚的に目立たなくすることができるよ
うになる。 【００３３】なお、上記実施の形態では凸レンズ１ａ、
２ａと凸レンズ１ｂ、２ｂを水平方向に１／２ずらした
状態で構成したが、マルチレンズアレー１、２に形成さ
れる凸レンズ１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂがそれぞれに対
応していればよく、例えば図５に示されているように、
凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ、凸レンズ１ｂ、１ｂ、１
ｂ、凸レンズ１ｃ、１ｃ、１ｃを水平方向に１／４ずつ
ずらして形成したマルチレンズアレー１Ａを形成しても
良い。また、本発明は上記した液晶プロジェクタ装置以
外の光変調手段を有して構成されるプロジェクタ装置に
適用することも可能である。 【００３４】 【発明の効果】以上、説明したように本発明は光源の後
段に配置されるマルチレンズアレー等の一対の光学手段
の各凸レンズを千鳥格子状に形成することによって、液
晶パネルで光変調されたＲＧＢ各色光を合成するクロス
ダイクロイックプリズム等の光合成手段の中心部分に欠
陥がある場合でも、この中心部分を通過することによっ
て発生するカゲを水平方向に分散できる。これによっ
て、画像上に現れるカゲの濃度が薄くなり画質を向上す
ることが可能になると共に、クロスダイクロイックプリ
ズムの欠陥を補うことができるという利点がある。
素子を使用して、例えばカラーの映像信号を背面投射型
スクリーン上に投影するプロジェクタ装置に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】液晶などの光空間変調素子を３個使用し
たカラー映像信号を投影する装置の光学系は様々の方式
があるが、一般的には例えば図６のようにガラス部材に
反射膜を形成してＲＧＢの各画像を合成する方式か、ま
たは図８のようにクロスダイクロイックミラーを用いて
ＲＧＢの各画像を合成する方式が知られている。 【０００３】図６において、光源３９は放物面鏡の焦点
位置に例えばメタルハライドランプ３９ａが配置されて
おり、放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出
射される。そして光源３９から出射された光の内赤外領
域及び紫外領域の不要光線はＩＲ−ＵＶカットフィルタ
４０によって遮断され有効な光線のみが次の光学手段に
導かれることになる。 【０００４】この光学手段は、例えば図７（ａ）の側面
図及び図７（ｂ）の正面図に示されているように、光空
間変調素子である液晶の有効開口のアスペクト比に等し
い相似形をした外形を持つ、複数の凸レンズ４１ａ、４
１ａ、４１ａ・・・が正方配列されている平型のマルチ
レンズアレイ４１と、図６に見られるようにマルチレン
ズアレー４１の凸レンズ４１ａに対向するように複数の
凸レンズ４２ａ、４２ａ、４２ａ・・・が形成されてい
る平凸型のマルチレンズアレイ４２から構成され、凸レ
ンズ４１ａの焦点が凸レンズ４２ａとなるように配置さ
れている。そしてＩＲ−ＵＶカットフィルタ４０を通過
した光源３９の光束が効率よく、かつ均一に液晶パネル
の有効開口に照射されるようになされている。 【０００５】マルチレンズアレイ４２と液晶パネルの有
効開口の間には、光源３９の光束を赤、緑、青色に分解
するダイクロイックミラー４３、５３が配置されてい
る。この図に示す例では、まずダイクロイックミラー４
３で青色を反射し緑色及び赤色を透過させている。この
ダイクロイックミラー４３で反射された青色の光束は、
偏波面を揃える偏光板４４を介してミラー４５により進
行方向を９０゜曲げられて青色用液晶パネル４７の前の
偏光板４６に導かれる。 【０００６】一方、ダイクロイックミラー４３を透過し
た緑色及び赤色の光束は、偏波面を揃える偏光板５２を
介してダイクロイックミラー５３により分離されること
になる。すなわち、緑色光束は反射されて進行方向を９
０゜曲げられて緑色用液晶パネル５５前の偏光板５４に
導かれる。そして赤色光束はダイクロイックミラー５３
を透過して直進し、赤色用液晶パネル５８前の偏光板５
９に導かれる。 【０００７】赤、緑、青色の光束は各々の偏光板４６、
５４、５７を通過して各々の液晶パネル４７、５５、５
８に照射される。これらの液晶パネル４７、５５、５８
の後段には、液晶パネル４７、５５、５８から出射した
光の所定の偏光面を持つ光のみ透過するいわゆる検光子
４８、５６、５９が配置され、液晶を駆動する回路の電
圧により光の強度を変調するように構成されている。 【０００８】各液晶パネル４７、５５、５８から検光子
４８、５６、５９を介して出射した光は、例えば所定の
光のみを透過する反射膜５０、５１を介してガラス材等
を張り合わせて構成されている光合成素子４９によって
同一の光軸となるように合成され投射レンズ６１に出射
されることになる。 【０００９】反射膜５０は例えば青色光束を透過し緑色
光束を反射する特性を有して構成されており、ここで、
検光子４８を透過した青色光束及び検光子５６を透過し
た緑色光束が合成される。また、反射膜５１は赤色光束
を反射する特性を有して構成されており、ここで、反射
膜５０によって合成された青／緑色光束と、検光子５９
を透過しミラー６０で反射された赤色光束が合成される
ことになる。つまり、光合成素子４９における反射膜５
１でＲＧＢ各色光束が合成され、投射レンズ６１によっ
てカラー画像として拡大投影される。 【００１０】この図６に示した液晶プロジェクタ装置は
光源３９の前面に、例えば図７に示したようなマルチレ
ンズアレー４１、４２を配置することにより、光源３９
から出射され各凸レンズ４１ａ、４２ａを通過した光束
はそれぞれ各液晶パネルに収束され、明るさもその全表
示面で均一となるようにすることができるとともに、光
学ブロックの構成を単純にして光学部品も安価にするこ
とができる。しかし液晶パネル４７、５５、５８と投射
レンズ６１の後面との距離が長くなり、いわゆるレンズ
のバックフォーカスが長いために広角の投影をしたい場
合には、レンズ設計が難しく、また作成に際しては高価
なガラス材料を使用した光合成素子５９等を用いたり、
レンズ構成が枚数が多くなり高価な物になってしまう。 【００１１】そこで、図８の一部拡大図に示すようにク
ロスダイクロイックプリズムを用いることにより、以下
に述べるように図６に示した方式の欠点を解消するとと
もに全体の小型化を実現している。 【００１２】図８はマルチレンズアレー４１、及びマル
チレンズアレー４２によって集光されて液晶パネル６３
によって変調されクロスダイクロイックプリズム６４に
導かれる例えば緑色の光路のみを摸式的に示す図であ
る。 【００１３】先程図６、図７で説明したように、液晶プ
ロジェクタ装置の光源側に配置されるマルチレンズアレ
ー４１には複数の凸レンズ４１ａが正方配列されてお
り、この図には示されていない光源からＩＲ−ＵＶカッ
トフィルタを介して入射した光束は各凸レンズ４１ａに
よって、それぞれマルチレンズアレー４２の凸レンズ４
２ａ上に集束される。そして各凸レンズ４２ａに到達し
た光束は、出射側の凸レンズ４２ｂによってコンデンサ
レンズ６２に照射され、前後に偏光板が配置されている
液晶パネル６３で変調された後にクロスダイクロイック
プリズム６４に入射する。ダイクロイックプリズム６４
は例えば図１１の斜視図に示されているように、４個の
プリズムを所定の反射特性を有している薄膜で形成され
る反射面６４ａ、６４ｂを介して張り合わせて形成され
ている。 【００１４】なお、図８においては、緑色光束Ｇの光路
のみを実線で示しているが、赤色光、束Ｒ及び青色光束
Ｂは図示していない各色の液晶パネルによって同様に光
変調された後に、矢印で示されているように、クロスダ
イクロイックプリズム６４に対してそれぞれ異なる方向
から入射することになる。 【００１５】液晶パネル６３で変調された光束はクロス
ダイクロイックプリズム６４によって、赤色の光束Ｒは
反射面６４ａで、また青色の光束Ｂは反射面６４ｂによ
って図示されていない投射レンズに対して反射される。
さらに緑色の光束Ｇは反射面６４ａ、６４ｂを透過する
ので、ここでＲＧＢ各光束が１つの光軸に合成され投射
レンズに入射することになる。また、上述したように赤
色、青色についてもクロスダイクロイックプリズム６４
に対して矢印で示されている方向から入射して、それぞ
れ反射面６４ａ、６４ｂで反射して投射レンズに入射す
るようになる。 【００１６】このように、凸レンズ４１ａ、４２ａが正
方配列されたマルチレンズアレー４１、４２を光源の後
段に設けることにより、光源３９から出射された光束が
効率よく、かつ均一に液晶パネル６３の有効開口に照射
することができるようになっている。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにクロスダイクロイックプリズム６４は、４個のプリ
ズムを所定の反射特性を有している薄膜を介して張り合
わせて形成しているが、この場合に、 １． 例えばクロスダイクロイックプリズム６４の中心
に垂直に位置する接合部６４ｃ付近において薄膜にむら
があり、反射膜６４ａ、６４ｂの反射特性が異なってし
まう。 ２． 各プリズムの形状精度が悪く接合面に若干の間隙
が形成される。 ３． 張り合わせ時に反射面６４ａ1 と６４ａ2 、又は
／及び反射面６４ｂ1６４ｂ2 に段差が形成される。等
の問題があり、特に図９、図１０に示されているように
各プリズムの中心部となる接合部６４ｃを通過する光束
が弱まり投影される画像にカゲとして現れてしまう。 【００１８】例えば図７（ａ）において、向かって左側
の縦方向に位置する凸レンズ４１ａ1 〜４１ａ10を透過
し、接合部６４ｃを透過した光束は、図１０に示されて
いるように縦線のカゲＳ1 として画像Ｐ上に現れてしま
う。特に、光源が点光源（短アーク光源）とされている
場合は、指向性が鋭い光となるので、図９に示されてい
るように各凸レンズ４１ａ、４２ａによって集束された
光束が、上記した問題を有しているクロスダイクロイッ
クプリズム６４の接合部６４ａを異なった方向から通過
した場合、その光が接合部６４ｃによってけられること
になり、例えば図１０に示されているように画像Ｐ上に
凸レンズ４１ａ、４２ａが水平方向に配置されている数
だけ縦線のカゲＳ、Ｓ、Ｓ・・・が現れて、良好な画像
を得ることができなくなってしまう。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたもので、光源と、 横方向
及び縦方向に複数の凸レンズが正方配列された一対の複
合レンズから構成され、前記一対の複合レンズにある矩
形形状をなす各々の凸レンズが対向するように配置さ
れ、前記複合レンズ外形の中心付近を含め該複合レンズ
上の隣接する凸レンズが互いに千鳥格子状に形成されて
いる光学手段と、前記光源から前記光学手段によって導
かれた光を、赤、青、緑の色光に分離する色分離手段
と、前記色分離手段によって分離された上記赤、青、緑
の色光に対応して設けられ、画像信号に基づき前記赤、
青、緑の色光を変調する光変調手段と、前記光変調手段
で変調された各色の光束を合成してカラー画像を形成す
るとともに、４個のプリズムを中心に接合部を有するよ
うに所定の反射特性の薄膜で形成された膜面を介して張
り合わされて形成され、該張り合わされたときに前記所
定の反射特性による前記各色の光束の合成された特性
と、前記接合部付近における前記各色の光束の合成され
た特性が異なる特性となりうるクロスダイクロイックプ
リズムとを備え、前記合成された特性が異なる特性とな
る場合に、前記光束が前記クロスダイクロイックプリズ
ムの中心の接合部を通過することにより発生するカゲの
濃淡が薄くされることを特徴とする。 【００２０】 【００２１】本発明によればクロスダイクロイックプリ
ズムに上記したような欠陥が合った場合でも、マルチレ
ンズアレーに設けられる凸レンズを千鳥状に形成するこ
とにより、画面上に現れるカゲが分散して濃淡が薄くな
るので、従来よりも良い画像を得ることができるように
なる。 【００２２】 【発明の実施の形態】以下、まず図２にしたがい本実施
の一形態である液晶プロジェクタ装置の光学系について
説明する。図２において、光源４は放物面鏡の焦点位置
に例えばメタルハライドランプ４ａが配置されており、
放物面鏡の光軸にほぼ平行の光がその開口から出射され
る。そして光源４から出射された光の内、赤外領域及び
紫外領域の不要光線はＩＲ−ＵＶカットフィルタ３によ
って遮断され有効な光線のみがその後段に配されている
光学手段に導かれることになる。 【００２３】この光学手段は、光変調手段である液晶パ
ネルの有効開口のアスペクト比に等しい相似形をした外
形を持つ、複数の凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ・・・と凸
レンズ１ｂ、１ｂ、１ｂ・・・が、その位相を例えば１
／２ずらした状態で千鳥格子状に配列されている平型の
マルチレンズアレイ１と、このマルチレンズアレー１の
凸レンズ１ａ及び凸レンズ１ｂに対向するように複数の
凸レンズ２ａ、２ａ、２ａ・・・、及び凸レンズ２ｂ、
２ｂ、２ｂ・・・が形成されている平凸型のマルチレン
ズアレイ２から構成されている。そしてＩＲ−ＵＶカッ
トフィルタ３を通過した光源４の光束が効率よく、かつ
均一に後述する液晶パネルの有効開口に照射されるよう
になされている。 【００２４】マルチレンズアレイ２と液晶パネルの有効
開口の間には、光源４の光束を赤、緑、青色に分解する
ダイクロイックミラー５、１２が配置されている。この
図に示す例では、まずダイクロイックミラー５で赤色の
光束Ｒを反射し緑色の光束Ｇ及び青色の光束Ｂを透過さ
せている。このダイクロイックミラー５で反射された赤
色の光束Ｒはミラー６により進行方向を９０゜曲げられ
て赤色用液晶パネル９の前のコンデンサーレンズ７に導
かれる。 【００２５】一方、ダイクロイックミラー５を透過した
緑色及び青色の光束はダイクロイックミラー１２により
分離されることになる。すなわち、緑色光束は反射され
て進行方向を９０゜曲げられて緑色用液晶パネル１５前
のコンデンサーレンズ１３に導かれる。そして青色光束
はダイクロイックミラー１２を透過して直進し、リレー
レンズ１７、ミラー１８、反転用リレーレンズ１９、ミ
ラー２０を介して青色用液晶パネル２３前のコンデンサ
ーレンズ２１に導かれる。 【００２６】赤、緑、青色の光束は各々のコンデンサー
レンズ７、１３、２１を通過して液晶パネル９、１５、
２３に照射される。これらの液晶パネル９、１５、２３
の前段には入射した光の偏光方向を一定方向に揃えるた
めの偏光板８、１４、２２が、また後段には出射した光
の所定の偏光面を持つ光のみ透過するいわゆる検光子１
０、１６、２４が配置され、液晶を駆動する回路の電圧
により光の強度を変調するように構成されている。 【００２７】一般には、ダイクロイックミラー５、１２
の特性を有効に利用するため、Ｐ偏波面の反射、透過特
性を使用している。従って、各々の液晶パネル９、１
５、２３の入射側偏光板８、１４、２２は、図２の紙面
内に平行な偏波面を透過するように配置されている。ま
た、液晶パネル９、１５、２３を構成する液晶部は例え
ばＴＮ型が用いられており、かつその動作はいわゆる例
えばノーマリーホワイト型として構成され、検光子１
０、１６、２４は図２の紙面に垂直な偏波光を透過する
ように配置されている。 【００２８】そして液晶パネル９、１５、２３で光変調
された各色の光束は、光合成手段として先程図１１の斜
視図で説明したクロスダイクロイックプリズム６４と同
等のクロスダイクロイックプリズム１１を用いて、赤色
の光束Ｒは反射面１１ａで、また青色の光束Ｂは反射面
１１ｂで投射レンズＴＬに対して反射される。そして緑
色の光束Ｇは反射面１１ａ、１１ｂを透過するので、こ
こでＲＧＢ各光束が１つの光軸に合成される。この時、
反射特性を利用する赤色及び青色の光束については、反
射面１１ａ、１１ｂに対してＳ偏光面を使用するほうが
反射特性を良好に保つことが出来るので、図２の紙面に
垂直な偏波面とされている光束をクロスダイクロイック
プリズム１１に入射させるのが一般的である。 【００２９】図１は図２に示したマルチレンズアレー１
の平面図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は正
面図である。本発明では、マルチレンズアレー１に形成
される複数の凸レンズ１ａ、１ｂは図示されているよう
に千鳥格子状に形成されている。例えば図１（ｂ）に示
されているように奇数段に凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ・
・・が設けられ、偶数段には凸レンズ１ａと位相が１／
２ずれた状態で同一形状の凸レンズ１ｂ、１ｂ、１ｂ・
・・が設けられている。そして図２で説明したように、
このマルチレンズアレー１に対向して配置されるマルチ
レンズアレー２に関しても、凸レンズ１ａ、１ｂと同様
に奇数段、遇数段毎に千鳥格子状に凸レンズ２ａ、２ｂ
が形成されている。 【００３０】次にマルチレンズアレー１及び２を用いた
場合の光束の光路の摸式図を図３に示す。なお、図３は
図１に示したコンデンサレンズ３、液晶パネル４、クロ
スダイクロイックプリズム５のみを拡大して示す図であ
り、緑色に対する光束Ｇのみが実線及び破線で示されて
いる。なお、この図３において、コンデンサレンズ３、
液晶パネル４、及びクロスダイクロイックプリズム５、
反射面５ａ、５ｂ、接合部５ｃは、それぞれ先程図８で
説明したコンデンサレンズ２３、液晶パネル２４、及び
クロスダイクロイックプリズム２５、反射面２５ａ、２
５ｂ、接合部２５ｃに対応している。 【００３１】例えば凸レンズ１ａで集束され凸レンズ１
ａの中央部分を透過した光束は、実線で示されているよ
うに凸レンズ２ａに入射した後に、コンデンサレンズ１
３、液晶パネル１５等を得てクロスダイクロイックプリ
ズム１１の接合部１１ｃを通過する。一方、凸レンズ１
ａと位相が１／２ずれた状態で配置されている凸レンズ
１ｂで集束され凸レンズ１ｂの中央部分を透過した光束
は、破線で示されているように凸レンズ２ｂに入射した
後にコンデンサレンズ１３、液晶パネル１５等を得てク
ロスダイクロイックプリズム１１の接合部１１ｃを通過
する。 【００３２】このように、凸レンズ１ａ、凸レンズ２ａ
で集束され凸レンズ１ａ、１ｂの中央部分を通過する比
較的強い光量の光が接合部１１ｃを通過することにより
発生するカゲは、例えば図４に示されているように水平
方向に分散するようになる。すなわち、投射される画像
Ｐとしては、カゲＳａ、Ｓａ、Ｓａ、及びカゲＳｂ、Ｓ
ｂ、Ｓｂが水平方向に分散して現れ濃淡が薄くなるの
で、従来よりも視覚的に目立たなくすることができるよ
うになる。 【００３３】なお、上記実施の形態では凸レンズ１ａ、
２ａと凸レンズ１ｂ、２ｂを水平方向に１／２ずらした
状態で構成したが、マルチレンズアレー１、２に形成さ
れる凸レンズ１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂがそれぞれに対
応していればよく、例えば図５に示されているように、
凸レンズ１ａ、１ａ、１ａ、凸レンズ１ｂ、１ｂ、１
ｂ、凸レンズ１ｃ、１ｃ、１ｃを水平方向に１／４ずつ
ずらして形成したマルチレンズアレー１Ａを形成しても
良い。また、本発明は上記した液晶プロジェクタ装置以
外の光変調手段を有して構成されるプロジェクタ装置に
適用することも可能である。 【００３４】 【発明の効果】以上、説明したように本発明は光源の後
段に配置されるマルチレンズアレー等の一対の光学手段
の各凸レンズを千鳥格子状に形成することによって、液
晶パネルで光変調されたＲＧＢ各色光を合成するクロス
ダイクロイックプリズム等の光合成手段の中心部分に欠
陥がある場合でも、この中心部分を通過することによっ
て発生するカゲを水平方向に分散できる。これによっ
て、画像上に現れるカゲの濃度が薄くなり画質を向上す
ることが可能になると共に、クロスダイクロイックプリ
ズムの欠陥を補うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である液晶プロジェクタ装
置に用いられるマルチレンズアレーの平面図である。 【図２】本実施の形態の液晶プロジェクタ装置の光学ブ
ロックを示す図である。 【図３】図２に示すマルチレンズアレーによって収束す
る光束の光路を示す図である。 【図４】本実施の形態の液晶プロジェクタ装置によって
分散表示されるカゲを摸式的に示す図である。 【図５】マルチレンズアレーの変形例を示す図である。 【図６】従来の液晶プロジェクタ装置の光学ブロックの
一例を示す図である。 【図７】従来の液晶プロジェクタ装置に用いられている
マルチレンズアレーの平面図である。 【図８】図７に示されている従来のマルチレンズアレー
によって収束する光束の光路を示す図である。 【図９】従来のマルチレンズアレーによって画像上にカ
ゲが発生する一例を示す。 【図１０】従来のマルチレンズアレーによって発生する
画像上のカゲを摸式的に示す図である。 【図１１】液晶パネルで変調されたＲＧＢ各色光を合成
するクロスダイクロイックプリズムを示す斜視図であ
る。 【符号の説明】 １、２ マルチレンズアレー １ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ 凸レンズ １１ クロスダイクロイックプリズム ９、１５、２３ 液晶パネル
置に用いられるマルチレンズアレーの平面図である。 【図２】本実施の形態の液晶プロジェクタ装置の光学ブ
ロックを示す図である。 【図３】図２に示すマルチレンズアレーによって収束す
る光束の光路を示す図である。 【図４】本実施の形態の液晶プロジェクタ装置によって
分散表示されるカゲを摸式的に示す図である。 【図５】マルチレンズアレーの変形例を示す図である。 【図６】従来の液晶プロジェクタ装置の光学ブロックの
一例を示す図である。 【図７】従来の液晶プロジェクタ装置に用いられている
マルチレンズアレーの平面図である。 【図８】図７に示されている従来のマルチレンズアレー
によって収束する光束の光路を示す図である。 【図９】従来のマルチレンズアレーによって画像上にカ
ゲが発生する一例を示す。 【図１０】従来のマルチレンズアレーによって発生する
画像上のカゲを摸式的に示す図である。 【図１１】液晶パネルで変調されたＲＧＢ各色光を合成
するクロスダイクロイックプリズムを示す斜視図であ
る。 【符号の説明】 １、２ マルチレンズアレー １ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ 凸レンズ １１ クロスダイクロイックプリズム ９、１５、２３ 液晶パネル
フロントページの続き
(72)発明者 桂川 英樹
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−181392（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−111806（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−175016（ＪＰ，Ａ)
国際公開94／022042（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 21/00 - 21/30
G02F 1/13
G02F 1/1335 - 1/13363
G02B 27/18
G03B 33/12
H04N 5/74
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光源と、横方向及び縦方向に複数の凸レンズが正方配列された 一
対の複合レンズから構成され、前記一対の複合レンズに
ある矩形形状をなす各々の凸レンズが対向するように配
置され、前記複合レンズ外形の中心付近を含め該複合レ
ンズ上の隣接する凸レンズが互いに千鳥格子状に形成さ
れている光学手段と、前記光源から 前記光学手段によって導かれた光を、赤、
青、緑の色光に分離する色分離手段と、 前記色分離手段によって分離された上記赤、青、緑の色
光に対応して設けられ、画像信号に基づき前記赤、青、
緑の色光を変調する 光変調手段と、 前記光変調手段で変調された各色の光束を合成してカラ
ー画像を形成するとともに、４個のプリズムを中心に接
合部を有するように所定の反射特性の薄膜で形成された
膜面を介して張り合わされて形成され、該張り合わされ
たときに前記所定の反射特性による前記各色の光束の合
成された特性と、前記接合部付近における前記各色の光
束の合成された特性が異なる特性となりうるクロスダイ
クロイックプリズムとを備え、 前記合成された特性が異なる特性となる場合に、前記光
束が前記クロスダイクロイックプリズムの中心の接合部
を通過することにより発生するカゲの濃淡が薄くされる
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26614995A JP3449068B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | プロジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26614995A JP3449068B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | プロジェクタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=17426982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26614995A Expired - Fee Related JP3449068B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | プロジェクタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3449068B2 (ja) |
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| US6618202B2 (en) * | 2001-05-29 | 2003-09-09 | Aurora Systems, Inc. | Projection system with an offset lens array to reduce vertical banding |
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| JP7307031B2 (ja) * | 2020-05-29 | 2023-07-11 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | 虚像投射装置 |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP26614995A patent/JP3449068B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0990510A (ja) | 1997-04-04 |
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