JP3665638B2 - 投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶素子を利用し、反射型液晶素子に光源からの光を入射し、映像信号によって変調された映像光を出射して投射するようにした投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
反射型液晶素子を利用した投射型表示装置(以下プロジェクタと称す)として、例えば特許文献1に記載のものがある。この特許文献1に記載のプロジェクタは、光源からの光をダイクロイックミラーや反射ミラーを用いた光分離手段によってR(赤),G(緑),B(青)の光に分離し、R,G,B光を各色光用偏光ビームスプリッタで反射してR,G,B用の反射型ライトバルブに入射するようにしている。また、各ライトバルブから反射した映像光は、各偏光ビームスプリッタを透過し、色合成プリズムによって合成され、投射レンズを介して投射されるようにしている。
【0003】
また、特許文献1では上記の光学素子以外に、ゴースト像の発生を防止するために、戻り光を取り除く素子を備えている。
【0004】
しかしながら、従来の反射型液晶素子を利用したプロジェクタでは、各液晶素子に入射する光のパワー密度は比較的大きく、特に、大きなスクリーンに画像を投射する場合、液晶素子は高温になる。このため、R,G,B用の液晶素子には個別に1つずつ放熱板を取り付ける必要があり、それぞれの放熱板からの熱を外部に導く手段、例えば通気路を個別に設ける必要がある。
【0005】
一般にプロジェクタには小型化が求められているので、放熱板や通気路のために十分なスペースを確保することは難しい。即ち、大きな放熱板を設けることができない。従って、十分に液晶素子を冷却することができないので、液晶素子の寿命が短くなる。
【0006】
また、従来のプロジェクタでは3つの液晶素子が互いに離間して配置されているため、これらの液晶素子はフレキシブルケーブルを介して駆動回路に接続されている。フレキシブルケーブルには外部から電気ノイズが侵入しやすく、外部に電気ノイズを放射しやすいので、極力短くする必要がある。しかしながら、現実的には3つの液晶素子を近接させることは難しいので、フレキシブルケーブルを十分に短くすることができず、電気ノイズの侵入及び放射を十分に小さくすることができないという問題点があった。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−75427号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のプロジェクタでは、R,G,B用の液晶素子それぞれに1つずつ放熱板を取り付ける必要があり、小型化の妨げとなっていた。また、3つの液晶素子が互いに離間して配置されているため、駆動回路に接続されているフレキシブルケーブルが長くなり、外部から電気ノイズが侵入し易いという問題点があった。
【0009】
本発明の目的は、液晶表示素子を十分に冷却でき、電気ノイズの侵入及び放射を防止できる投射型表示装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係わる投射型表示装置は:複数の色光を発生する色光発生部と;画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と;前記同一平面上に配置した複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と;前記複数のライトバルブ表示素子において前記光が入射する面とは反対側に位置する面に取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成された、前記複数のライトバルブ表示素子に共通の基板と;前記基板において前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられた面と反対側に位置する面に固定され熱を放散させる、前記複数のライトバルブ表示素子に共通の放熱部材と;を具備したことを特徴とする。
【0012】
上記目的を達成するために、本発明の請求項2に係わる投射型表示装置は:光源と;前記光源からの光を3原色光に分離し、分離した各原色光を1つの光軸と平行に、かつ互いに離れた位置に出射する分光手段と;画像表示部を有し前記分光手段からの原色光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する3つのライトバルブ表示素子を含み、前記各ライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と;前記同一平面上に配置した3つのライトバルブ表示素子からの画像光を合成し、前記光軸と直交する方向に出射する色合成プリズムと;前記分光手段からの原色光を各ライトバルブ表示素子に導くとともに、前記各ライトバルブ表示素子からの出射光を前記色合成プリズムに導くため、前記分光手段と前記各ライトバルブ表示素子との間に配置された複数の偏光ビームスプリッタと;色合成プリズムからの合成光を投射する投射レンズと;前記3つのライトバルブ表示素子において前記光が入射する面とは反対側に位置する面に取り付けられ、これら3つのライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成された、前記3つのライトバルブ表示素子に共通の基板と;前記基板において前記3つのライトバルブ表示素子が取り付けられた面と反対側に位置する面に固定され熱を放散させる、前記3つのライトバルブ表示素子に共通の放熱部材と;を具備したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態に係わる投射型表示装置(以下プロジェクタと称す)を説明する。図1はプロジェクタの概略図である。
【0014】
図1において、11は光源(高輝度ランプ)であり、光源11からの光は、コンデンサレンズ12、紫外光と赤外光を遮断するフィルタ13、及び偏光素子14を通過した後、光軸A上に配置された分光素子21,22に入射する。分光素子21,22は、ダイクロイックミラーにて構成され、R,G,Bの光に分光される。
【0015】
分光素子21,22は光Bと光Rを反射し、光軸Aに対して直交しかつ反対方向に反射する。また分光素子21,22は光Gを透過する。分光素子21,22にて反射した光Bは反射ミラー31により反射されて光軸Aとほぼ平行になり、表示素子81へ向かう。また、光Rは反射ミラー32により反射されて同様に光軸Aとほぼ平行になり、表示素子82へ向かう。
【0016】
一方、分光素子21,22を透過したG光は、反射ミラー33によって図1の紙面と直交する方向に反射し、かつ反射ミラー34によって反射され、光軸Aとほぼ平行になり表示素子83へ向かう。この様子を図2(a)に示している。
【0017】
即ち、分光素子21,22によって分光されたR光、B光は互いに同一の高さ位置を有し、G光は反射ミラー33,34によって階段状に曲げられ、低い高さ位置を有する。
【0018】
前記3つの表示素子81,82,83は、反射型ライトバルブを構成する液晶表示素子でなり、図2(b)で示すように各パネル面が同一平面上にある。
【0019】
表示素子81には第1の偏光ビームスプリッタ51が対向配置され、表示素子82には第2の偏光ビームスプリッタ52が対向配置され、表示素子83には第3の偏光ビームスプリッタ53が対向配置されている。
【0020】
前記分光素子21,22及び反射ミラー33,34からの光B,R,Gは、それぞれレンズ41,42,43を介して、前記偏光ビームスプリッタ51,52,53に入射し、偏光ビームスプリッタ51,52,53は入射した光を透過させる。その後、光B,R,Gは位相差板61,62,63及び偏光板71,72,73を通過して、画像が表示されている表示素子81,82,83に入射する。
【0021】
表示素子81,82,83は反射型の液晶素子であるため、入射した光を反射し、画像信号によって変調した画像光を出射する。表示素子81,82,83からの出射光は、再び偏光板71,72,73及び位相差板61,62,63を通過して偏光ビームスプリッタ51,52,53に入射する。
【0022】
図2(b)は表示素子81,82,83と偏光ビームスプリッタ51,52,53の位置関係を示す斜視図である。図2に示されているように、偏光ビームスプリッタ51,52,53は、三角形状に配置され、偏光ビームスプリッタ51,52,53で囲まれた空間には合成プリズム93が配置されている。
【0023】
図2(b)において、表示素子81側から偏光ビームスプリッタ51に入射した光Bは、偏光ビームスプリッタ51の内部で合成プリズム93の方向に反射され、表示素子82側から偏光ビームスプリッタ52に入射した光Rは、偏光ビームスプリッタ52の内部で合成プリズム93の方向に反射され、表示素子83側から偏光ビームスプリッタ53に入射した光Gも偏光ビームスプリッタ53の内部で合成プリズム93の方向に反射される。
【0024】
また合成プリズム93に3方向から入射したR,G,B光は、合成プリズム93によって色合成され、偏光ビームスプリッタ53と反対方向に出射する。この合成プリズム93からの合成光は、投射レンズ100に入射され、スクリーン(図示せず)へ投射される。
【0025】
また、表示素子81,82,83は、図1で示すように1つの基板95に取り付けられ、この基板95の一方の面95aには表示素子81,82,83を駆動制御するための回路が印刷配線されており、配線パターン92によって各回路と接続されている。
【0026】
さらに、基板95の他方の面95bには冷却用部材91が取り付けられている。冷却用部材91は、放熱板であり複数のフィンを有し、熱を放散させるようにしている。したがって表示素子81,82,83にて発生した熱は基板95を介して冷却用部材91に伝わり、放散させられる。
【0027】
尚、表示素子81,82,83は、基板95を介さずに冷却用部材91に取り付けることもできる。この場合は、表示素子81,82,83を駆動制御する回路は、表示素子81,82,83の近傍に配置され、フラットケーブル等で接続すれば良い。
【0028】
このように、本発明によれば、3つの表示素子81,82,83を同一平面上に配置することができるため、冷却用の放熱板(冷却用部材91)を共通に利用でき、従来のように3枚別々の放熱板を設ける必要がない。また、表示素子81,82,83を駆動制御する回路を基板95に設けることにより、表示素子81,82,83と各回路とを接続するケーブルが不要になるため、電気ノイズの侵入及び放射が起こりにくい構造にすることができる。さらに回路接続のための配線長を短くすることができるため、映像信号をより高速に処理することができる。
【0029】
また、本発明のプロジェクタでは、図1に示す光学系を光学ボックスに収納し、光学ボックスの入口に光源11を取付け、出口に投射レンズ100を取り付けるようにしている。即ち、図3に示すように、光学ボックス200内に光学系を収納した場合、ほぼ直方体のボックス形状となるため、小型化を図ることができる。
【0030】
尚、図3において、300は光源11を収納するランプボックスであり、光学ボックス200に連接している。このような光学ボックス200は、例えば背面投射型プロジェクタに使用することができる。
【0031】
図4は、背面投射型プロジェクタへの応用例を示す図である。図4において、400はキャビネットであり、前面部にスクリーン401が取り付けられ、このスクリーン401に対向して反射ミラー402が傾斜して設けられ、光学ボックス200の投射レンズ100からの投射光を反射ミラー403によって反射して前記反射ミラー402に導き、反射ミラー402で反射した光をスクリーン401の背面に投射するようにしている。
【0032】
このような背面投射型プロジェクタにおいて、前記光学ボックス200は、小型であることと、外形状が単純であることから、光学ボックス200をキャビネット400内に配置する上で自由度を増すことができる。
【0033】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】
複数の表示素子の冷却構造を共通化することができ、かつ表示素子を駆動制御する回路との接続を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わるプロジェクタの主要部の概略図。
【図2】(a)は光R,G,Bの光路を示す図であり、(b)は第1、第2及び第3の表示素子と第1、第2及び第3の偏光ビームスプリッタの位置関係を示す斜視図。
【図3】光学ボックスを示す斜視図。
【図4】光学ボックスが取り付けられた背面投射型プロジェクタの概略図。
【符号の説明】
11…光源 12…コンデンサレンズ 13…フィルタ 14…偏光素子
21,22…分光素子 31,32…反射ミラー 33,34…反射ミラー
41,42,43…レンズ 51…第1の偏光ビームスプリッタ
52…第2の偏光ビームスプリッタ 53…第3の偏光ビームスプリッタ
61,62,63…位相差板 71,72,73…偏光板
81…第1のライトバルブ表示素子 82…第2のライトバルブ表示素子
83…第3のライトバルブ表示素子 91…冷却用部材
92…配線パターン 93…合成プリズム 95…基板
100…投射レンズ 200…光学ボックス
Claims (4)
- 複数の色光を発生する色光発生部と、
画像表示部を有し前記色光発生部からの光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する複数のライトバルブ表示素子を含み、前記複数のライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と、
前記同一平面上に配置した複数のライトバルブ表示素子から出射した画像光を合成する色合成手段と、
前記複数のライトバルブ表示素子において前記光が入射する面とは反対側に位置する面に取り付けられ、これら複数のライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成され、前記複数のライトバルブ表示素子に共通の基板と、
前記基板において前記複数のライトバルブ表示素子が取り付けられた面と反対側に位置する面に固定され熱を放散させる、前記複数のライトバルブ表示素子に共通の放熱部材と、
を具備したことを特徴とする投射型表示装置。 - 光源と、
前記光源からの光を3原色光に分離し、分離した各原色光を1つの光軸と平行に、かつ互いに離れた位置に出射する分光手段と、
画像表示部を有し前記分光手段からの原色光がそれぞれ画像表示部に入射され、前記画像表示部から反射した画像光を出射する3つのライトバルブ表示素子を含み、前記各ライトバルブ表示素子を同一平面上に配置した表示部と、
前記同一平面上に配置した3つのライトバルブ表示素子からの画像光を合成し、前記光軸と直交する方向に出射する色合成プリズムと、
前記分光手段からの原色光を各ライトバルブ表示素子に導くとともに、前記各ライトバルブ表示素子からの出射光を前記色合成プリズムに導くため、前記分光手段と前記各ライトバルブ表示素子との間に配置された複数の偏光ビームスプリッタと、
色合成プリズムからの合成光を投射する投射レンズと、
前記3つのライトバルブ表示素子において前記光が入射する面とは反対側に位置する面に取り付けられ、これら3つのライトバルブ表示素子を駆動制御するための回路が形成され、前記3つのライトバルブ表示素子に共通の基板と、
前記基板において前記3つのライトバルブ表示素子が取り付けられた面と反対側に位置する面に固定され熱を放散させる、前記3つのライトバルブ表示素子に共通の放熱部材と、
を具備したことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記3つのライトバルブ表示素子は、同一平面上で三角形状を構成するように位置決めされ、これらライトバルブ表示素子に対向して前記分光手段側に前記偏光ビームスプリッタがそれぞれ配置され、これら偏光ビームスプリッタに囲まれる位置に前記光合成プリズムを配置したことを特徴とする請求項2記載の投射型表示装置。
- 前記分光手段、前記ライトバルブ表示素子、前記偏光ビームスプリッタ、前記光合成プリズム、を含む光学系を光学ボックス内に収納したことを特徴とする請求項2記載の投射型表示装置。
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