JP3768381B2 - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶プロジェクタに係り、特に、カラー表示用のものであってその光学系の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような液晶プロジェクタは、一の光源から赤色（Ｒ）の光、緑色（Ｇ）の光、青色（Ｂ）の光を分離させ、それぞれの各光を赤色用の液晶表示パネル、緑色用の液晶表示パネル、青色用の液晶表示パネルに反射させ、この反射された各色の光を合成して照射するようになっている。
【０００３】
なお、この液晶プロジェクタからの照射光は該液晶プロジェクタから離間されて配置されるスクリーン上に映像させるようになっている。
【０００４】
そして、従来、一の光源からの光を分離する手段として各色毎の偏光ビームスプリッタを３個、各光を合成する手段としてクロスダイクロイックプリズムを１個用いた構成となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された液晶プロジェクタは、光の分離および合成をする光学系のサイズが大きくなるとともに、各偏光ビームスプリッタのうちの一つの偏光ビームスプリッタを介して液晶表示パネルを対向配置させた構成となっていることから、対向反射によって、合成された映像のコントラスト比が小さくなってしまう不都合が指摘されていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は小型かつ軽量の液晶プロジェクタを提供することにある。
また、本発明の他の目的はコントラストの良好な液晶プロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００８】
すなわち、本発明による液晶プロジェクタは、光学系を介して光源からの光をその３原色のそれぞれに分離し、それぞれ分離された光をそれぞれ液晶表示パネルを介した後に、合成して出射させるものであって、
前記光学系は、前記光源からの光のうち第１の光を反射させ第２および第３の光を透過させるミラーと、
このミラーを透過した該第２の光をその偏光方向を９０°回転させて透過させ該第３の光をその偏光方向を変えずに透過させる位相差板と、
この位相差板を介した該第２の光を透過させ該第３の光を反射させるプリズムと、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成される液晶プロジェクタは、前記プリズムを介して２個の液晶表示パネルを配置させることができることから、従来、各液晶表示パネル毎にプリズムを必要としていた構成と比べて小型化を図ることができる。
【００１０】
また、光源からの光のうち第１の光を反射させ第２および第３の光を透過させるものとし、プリズムではなくミラーを用いている。
このため、液晶プロジェクタの軽量化を図ることができる。
【００１１】
この場合、プリズムと異なり収差が生じる惧れが生じるが、光学系の入力段において特にそれが問題となることはない。
【００１２】
そして、３個必要となる液晶表示パネルのうち２個は前記プリズムの互いに直交する各辺側にそれぞれ配置させることができ、それらを該プリズムを介して対向配置させることがなくなる。
【００１３】
このため、一方の液晶表示パネルに透過した光が他方の液晶表示パネルに透過することはなく、コントラスト比を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶プロジェクタの実施例を図面を用いて説明をする。
図１は本発明による液晶プロジェクタをその光路をも示して表した構成図である。
まず、同図から明らかなように、光源１の図中（＋）ｘ方向側には照明光学系２を介してダイクロイックミラー３が配置されている。このダイクロイックミラー３のミラー面は図中ｘ方向に対して４５°の角度を有して配置されている。
【００１５】
また、該ダイクロイックミラー３の図中ｙ方向側に隣接されて、第１の偏光ビームスプリッタ４がその反射面をｘ方向に対して（−）４５°の角度にして配置されている。
【００１６】
第１の偏光ビームスプリッタ４の（−）ｘ方向側にはそれに隣接されて青色用の液晶表パネルＤＢが配置されている。
【００１７】
さらに、前記ダイクロイックミラー３の図中ｘ方向側に隣接されて、第２の偏光ビームスプリッタ９がその反射面をｘ方向に対して（−）４５°の角度にして配置されている。
【００１８】
また、該第２の偏光ビームスプリッタ９に隣接して、前記ダイクロイックミラー３側には第１の位相差板６、図中（−）ｙ方向側には緑色用の液晶表示パネルＤＧ、図中ｘ方向側には赤色用の液晶表示パネルＤＲが配置されている。
【００１９】
また、該第２の偏光ビームスプリッタ９の図中ｙ方向側（第１の偏光ビームスプリッタ４の図中ｘ方向側）にはダイクロイックプリズム５がその反射面をｘ方向に対して４５°の角度にして配置されている。
【００２０】
第２の偏光ビームスプリッタ９とダイクロイックプリズム５との間には第２の位相差板１０が配置されている。
【００２１】
そして、ダイクロイックプリズム５の図中ｙ方向側には投射レンズ７が配置されている。
【００２２】
このような光学系を有する液晶プロジェクタにおいて、光源１からの光は照明光学系２に照射されてコリメートされ、分布が均一化されたいわゆるＳ偏光を形成するようになっている。
【００２３】
そして、該照明光学系２からの光はダイクロイックミラー３に照射されるようになっており、このうちの青色ＬＢの光が反射されて９０°方向に光路を変換され、黄色の光が透過されるようになっている。
【００２４】
ここで、このダイクロイックミラー３の代わりに後に示すダイクロイックプリズム５を用いてもよいが、この実施例では、液晶プロジェクタの軽量化を図るために該ダイクロイックミラー３を用いたものとなっている。
【００２５】
光路を変換された青色の光ＬＢは第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４に入射され、ここで９０°方向に光路を変換され、該第１の偏光ビームスプリッタ４に隣接して配置される青色用の液晶表示パネルＤＢに入射されるようになっている。
【００２６】
ここで、液晶表示パネルＤＢは液晶を介して対向配置された一対の透明基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向にマトリックス状に多数の画素が形成され、これら各画素の液晶は外部からの画像信号に基づいてそれらの光透過率が制御されるように構成されている。
【００２７】
そして、この実施例に示す液晶表示パネルＤＢはいわゆる反射型と称され、該第１の偏光ビームスプリッタ４からの光が各画素の光透過率が制御された液晶を透過した後に該液晶表示パネルＤＢ内に形成された反射板（あるいは膜）によって反射され、反射光が液晶によって変調されて再び該第１の偏光ビームスプリッタ４へ入射されるようになっている。
【００２８】
なお、この液晶プロジェクタには、この青色用の液晶表示パネルＤＢの他に後述するように赤色用の液晶表示パネルＤＲ、緑色用の液晶表示パネルＤＧをも備えるが、それら構成は青色用の液晶表示パネルと同様となっており、しかも各液晶表示パネルに同一の画像信号が同時に入力して駆動されるようになっている。
【００２９】
青色用の液晶表示パネルＤＢからの反射光は前記第１の偏光ビームスプリッタ４を透過した後にダイクロイックプリズム５に入射されるようになっている。
【００３０】
このダイクロイックプリズム５は、青色の光ＬＢを９０°方向に光路を変換させ赤色および緑色の光を透過させるように構成されている。
【００３１】
このため、ダイクロイックプリズム５に入射された青色の光ＬＢは該ダイクロイックプリズム５によって投射レンズ７側に導かれ、出射光として液晶プロジェクタから出射されるようになっている。
【００３２】
なお、この液晶プロジェクタから出射された青色の光ＬＢは該液晶プロジェクタから離間されて配置されているスクリーン８の面に投影されるようになっている。
【００３３】
前記ダイクロイックミラー３を透過した黄色の光は第１の位相差板６を透過するようになっており、この第１の位相差板６によって緑色の光ＬＧと赤色の光ＬＲに分離されるようになっている。
【００３４】
すなわち、該第１の位相差板６は赤色の波長域の光のみその偏光方向を９０°回転させるようにして構成されている。
【００３５】
赤色の光ＬＲは第２の偏光ビームスプリッタ９に入射され、この第２の偏光ビームスプリッタ９をそのまま透過して、該第２の偏光ビームスプリッタ９に隣接した配置されている赤色用の液晶表示パネルＤＲに入射後反射されて再び該第２の偏光ビームスプリッタ９に入射されるようになっている。
【００３６】
液晶表示パネルＤＲの液晶によって変調された赤色の光ＬＲは該第２の偏光ビームスプリッタ９によって９０°の方向に光路が変換され、さらに、第２の位相差板１０によって偏光方向を９０°回転させられ、ダイクロイックプリズム５をそのまま透過するようになっている。
【００３７】
ダイクロイックプリズム５を透過する赤色の光ＬＲは前述の青色の光ＬＢと合成され、投射レンズ７を介してスクリーン８に投影されるようになっている。
【００３８】
第１の位相差板をそのまま透過した緑色の光ＬＧは前記第２の偏光ビームスプリッタ９によって９０°の方向に変換され、該第２の偏光ビームスプリッタ９に隣接して配置される緑色用の液晶表示パネルＤＧに入射した後に反射して再び第２の偏光ビームスプリッタ９に入射するようになっている。
【００３９】
緑色用の液晶表示パネルＤＧに反射された緑色の光ＬＧは該液晶表示パネルＤＧによって変調された光となり、そのまま、前記第２の偏光ビームスプリッタ９、第２の位相差板１０、およびダイクロイックプリズム５を透過するようになっている。
【００４０】
該ダイクロイックプリズム５を透過する緑色の光は前述の青色の光ＬＢ、赤色の光ＬＲと合成され、投射レンズ７を介してスクリーン８に投影されるようになっている。
【００４１】
上述した構成において、各色の光を合成する手段としてダイクロイックプリズム５の他にダイクロイックミラー３のようなミラーを用いることが考えられる。
【００４２】
しかし、このようにした場合、コマ収差が生じやすく、光学系の出力段として上述のようなミラーを用いることは好ましくないことが確認されている。
【００４３】
以上説明したことから明らかなように、上述した液晶プロジェクタによれば、第２の偏光ビームスプリッタ９を介して２個の液晶表示パネルＤＧ、ＤＲを配置させることができることから、従来、各液晶表示パネル毎に偏光ビームスプリッタを必要としていた構成と比べて小型化を図ることができる。
【００４４】
また、光源１からの光のうちたとえば青色の光ＬＢを反射させ緑色および赤色の光ＬＧ、ＬＲを透過させるものとし、ダイクロイックプリズムではなくダイクロイックミラー３を用いている。
このため、液晶プロジェクタの軽量化を図ることができる。
【００４５】
この場合、プリズムと異なり収差が生じる惧れが生じるが、光学系の入力段において特にそれが問題となることはない。
【００４６】
そして、液晶表示パネルＤＧ、ＤＲは前記偏光ビームスプリッタ９の互いに直交する各辺側にそれぞれ配置させることができ、それらを該偏光ビームスプリッタを介して対向配置させることがなくなる。
【００４７】
このため、一方の液晶表示パネルに透過した光が他方の液晶表示パネルに透過することはなく、コントラスト比を向上させることができる。
【００４８】
また、第１の偏光ビームスプリッタ４とダイクロイックプリズム５の間に、透過光の偏向方向を９０°回転させる位相差板を配置することにより、偏光がＳ偏光となりダイクロイックプリズム５で青色の光ＬＢが反射されやすくなり光利用効率が向上する。
【００４９】
また、前記位相差板やガラス板を第１の偏光ビームスプリッタ４とダイクロイックプリズム５の間に配置することにより、液晶表示パネルＤＲ、ＤＧ、ＤＢの出射光の光路長を合わせることができる。
【００５０】
また、第１の偏向ビームスプリッタと、前記位相差板または前記ガラス板と、ダイクロイックプリズム５と第２の位相差板１０と第２の偏光ビームスプリッタ９と第１の位相差板６を張り合わせることにより、光路内の不要反射を減らすことができ、コントラスト比を向上させることができる。
【００５１】
なお、上述した液晶プロジェクタは、それに用いられる液晶表示パネルとしていわゆる反射型のものを用いたものであるが、必ずしもこれに限定されることはなく透過型のものであってもよい。
【００５２】
透過型のものを用いた場合、光学系による構成は若干変わることがあっても、上述した基本的な構成においては同じとなるからである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶プロジェクタによれば、小型化かつ軽量化の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶プロジェクタの一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１……光源、２……照明光学系、３……ダイクロイックミラー、４……第１の偏光ビームスプリッタ、５……ダイクロイックプリズム、６……第１の位相差板、９……第２の偏光ビームスプリッタ、１０……第２の位相差板、ＬＧ……緑色の光、ＬＢ……青色の光、ＬＲ……赤色の光、ＤＧ……緑色用の液晶表示パネル、ＤＢ……青色用の液晶表示パネル、ＤＲ……赤色用の液晶表示パネル。

Claims (6)

1. 光学系を介して光源からの光をその３原色のそれぞれに分離し、それぞれ分離された光をそれぞれ液晶表示パネルを介した後に、合成して出射させるものであって、
   上記光学系は、上記光源からの光のうち第１の波長の光を反射させ第２および第３の波長の光を透過させるミラーと、
   該ミラーを透過した上記第２の波長の光をその偏光方向を９０°回転させて透過させ上記第３の波長の光をその偏光方向を変えずに透過させる第１の位相差板と、
   上記第１の位相差板を介した上記第２の波長の光を透過させ第２液晶表示パネルに入射させ、上記第３の波長の光を反射させ第３液晶表示パネルに入射させる第１のプリズムと、
   上記ミラーから第１液晶表示パネルへ上記第１の波長の光を入射させる第２プリズムと、
   上記第１、第２及び第３液晶表示パネルからそれぞれ反射された上記第１の波長の光を反射させ、第２の波長及び第３の波長の光を透過させて光を合成させるダイクロイックプリズムとを有し、
   上記ダイクロイックプリズムと上記第１のプリズムの間に、上記第２の波長の光の偏向方向を９０°回転させて透過させ、上記第３の波長の光の偏向方向を変えずに透過させる第２の位相差板と、
   上記第２のプリズムと上記ダイクロイックプリズムの間に、上記第１の波長の光の偏向方向を９０°回転させて透過させる第３の位相差板を備え、
   上記液晶表示パネルはその液晶層に入射された光を反射させる反射板を備える反射型の液晶表示パネルから構成されることを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 上記第１の位相差板と上記第１のプリズムと上記第２の位相差板と上記ダイクロイックプリズムと上記第３のプリズムそれぞれが貼り合わされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ。
3. 光源からの光が第１の光と第２の光と第３の光とに分離され、前記第１の光が入射される第１の液晶表示パネルと、前記第２の光が入射される第２の液晶表示パネルと、前記第３の光が入射される第３の液晶表示パネルとを有し、
   前記第１の光を反射させて前記第１の液晶表示パネルに入射させ、前記第２の光と前記第３の光とを透過させるミラーと、
   前記ミラーを透過した前記第２の光の偏光方向を９０°回転させて透過させ前記第３の光の偏光方向を変えずに透過させる第１の位相差板と、
   前記第１の位相差板からの前記第２の光を透過させて前記第２の液晶表示パネルに入射させ、前記第１の位相差板からの前記第３の光を反射させて前記第３の液晶表示パネルに入射させる第１のプリズムと、
   前記３つの液晶表示パネルから出射された光が合成されるダイクロイックプリズムと、
   前記ダイクロイックプリズムと前記第１のプリズムの間に設けられ、前記第２の光の偏光方向を９０° 回転させて透過させ、前記第３の光の偏光方向を変えずに透過させる第２の位相差板と、
   上記ミラーで反射した第１の光を反射して上記第１の反射型液晶表示パネルに入射させる第２のプリズムと、
   該第２のプリズムと上記ダイクロイックプリズムの間に、上記第１の光の偏向方向を９０°回転させて透過させる第３の位相差板とを備えることを特徴とする液晶プロジェクタ。
4. 前記第１の位相差板と前記第１のプリズムと前記第２の位相差板と前記ダイクロイックプリズムと前記第２のプリズムとが貼り合わされていることを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ。
5. 前記第１の液晶表示パネルと前記第２の液晶表示パネルと前記第３の液晶表示パネルとは、反射型の液晶表示パネルであることを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ。
6. 前記第１の光は青色の光であり、第２の光は赤色の光であり、第３の光は緑色の光であることを特徴とする請求項３に記載の液晶プロジェクタ。

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