JP3806658B2

JP3806658B2 - 投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP3806658B2
Application number: JP2002058147A
Authority: JP
Inventors: 真一奥野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: JP2003255466A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は２灯３板式カラー液晶プロジェクタの光学系を示した図である。二つの光源１・１は、その照明光軸を互いに一致させて正対配置されており、前記照明光軸は映像生成光学系への照明光入射光軸に交差するようにしてある。光源１の発光部２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタ３によって平行光となって出射され、光源１・１の中間位置に配置された山形の反射ミラー４の各反射面４ａ・４ａにて反射されてインテグレータレンズ５へと導かれる。
【０００３】
インテグレータレンズ５は一対のレンズ群５ａ・５ａにて構成されており、個々のレンズ対が光源１から出射された光を液晶ライトバルブ３１，３２，３３の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ５を経た光は、集光レンズ６を経て第１ダイクロイックミラー８へと導かれる。
【０００４】
第１ダイクロイックミラー８は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー８を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー９にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー８にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１１に導かれる。
【０００５】
第２ダイクロイックミラー１１は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１１にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１２を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１１を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１４，１６、リレーレンズ１３，１５、及びコンデンサレンズ１７を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することによって光変調される。
【０００６】
各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えて成る。また、各液晶ライトバルブ３１，３２，３３には各画素に対応してマイクロレンズが設けられている。液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１８によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１９によって拡大投写され、スクリーン２０上に投影表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２灯式構成の投写型映像表示装置では、図４に示しているように、二つの光源による二つの最大照度中心が存在し且つこれらは光軸中心から外れて存在することになる。このような照明光を受けるインテグレータレンズ５においては、個々のレンズ対が光を液晶ライトバルブ３１，３２，３３の全面へと導くように作用するものの、液晶ライトバルブ上での照度ムラを完全に解消することはできない。また、光軸中心近傍の光は平行度が高いため、液晶ライトバルブに設けられたマイクロレンズとの相性が良く、光利用効率は高くなるが、光軸中心から外れるほど角度を持って液晶ライトバルブに入射することになり、光利用効率は悪くなる。
【０００８】
特開平６−２４２３９７号公報（ＩＰＣ：）には、図５（ａ）に示すような２灯照明光学系が開示されている。この照明光学系における光源１′は、楕円リフレクタ３′を備えており、発光部２の照射光は楕円リフレクタ３′によって集光出射される。そして、光源１′・１′の中間位置（映像光生成系の照明光入射軸上）であって楕円リフレクタ３′による点状集光位置には短尺の三角柱鏡５１が配置されている。光源１′からの集光は三角柱鏡５１の各反射面５１ａ・５１ａにて反射され、インテグレータレンズ５の手前に位置させた集光レンズ６１へと導かれて平行光化される。かかる２灯照明光学系によれば、同図（ｂ）に示すように、２つの光源１′・１′による２つの照度中心が略重なって一つの最大照度中心を形成し、且つこれが光軸中心において存在することになるから、光利用効率が高められることになる。
【０００９】
図６（ａ）（ｂ）に示す２灯照明光学系は、光源１・１の平行光出射側に集光レンズ６２・６２を配置している。かかる２灯照明光学系においても、発光部２の照射光は集光レンズ６２・６２によって点状に集光され、この集光位置に配置した短尺の三角柱鏡５１によって照明光は映像光生成光学系へと導かれる。
【００１０】
しかしながら、上記いずれの構成においても、集光レンズ６２によって点状に集光された強い光が短尺の三角柱鏡５１に照射されるため、短尺の三角柱鏡５１が高温となって割れたり、反射膜が剥がれたりすることがある。
【００１１】
この発明は、上記の事情に鑑み、二つの光源の照度中心を照明光入射光軸上に位置させるための光路変更部材が高温となるのを回避することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、映像生成光学系への照明光入射光軸上に位置させた光路変更部材及びこの光路変更部材を挟むように配置した二つの光源を備え、各光源からの出射光を光路変更部材にて照明光入射光軸の方向に導くようにした投写型映像表示装置において、各光源として平行光出射光源が備えられ、各光源からの平行光が前記照明光入射光軸に直交する線状に集光されるように各光源の光出射側に第１のシリンドリカルレンズが配置され、前記光路変更部材は線状集光を受けてこれを光路変更するように長尺に形成され、照明光入射光軸上には光路変更された光を受けて平行光化する第２のシリンドリカルレンズが配置されたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成であれば、光路変更部材は線状集光を受けるから点状集光を受ける従来構成に比べて温度上昇を低減することができ、光路変更部材の破損等を防止することができる。
【００１４】
前記光路変更部材は、反射面を山形状に有した鏡部材であってもよい。また、前記光路変更部材は、一対の三角プリズムをその光路変更面が山形状となるように配置して成るものでもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の２灯式投写型映像表示装置を図１及び図２に基づいて説明する。なお、この実施形態においては、透過型の液晶表示パネルを３枚用いた液晶プロジェクタとしており、その映像生成光学系については従来例の説明で用いた図３の液晶プロジェクタと同じにしているので、映像生成光学系の説明については省略し、照明光学系について主に説明する。
【００１６】
図１（ａ）はこの実施形態の投写型映像表示装置における２灯照明光学系を示した平面図であり、同図（ｂ）は同側面図である。二つの光源１・１は、その照明光軸を互いに一致させて正対配置されており、前記照明光軸は映像生成光学系への照明光入射光軸に交差するようにしてある。各光源１の発光部２は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタ３によって平行光となって出射される。
【００１７】
光源１の光出射側にはシリンドリカルレンズ６３が設けられている。このシリンドリカルレンズ６３は、光源１からの平行光を映像生成光学系への照明光入射光軸に直交する線状に集光するように配置されている。そして、前記シリンドリカルレンズ６３からの線状集光を受ける位置（映像光生成系の照明光入射軸上）には、長方形状の反射面５２ａ・５２ａを山形に位置させた頂角９０°の長尺の三角柱鏡（筒状でもよいし、二つの反射板をハ字状に設けたものでもよい）５２を配置している。三角柱鏡５２の反射面５２ａ・５２ａは光源１・１からの線状集光を受けて照明光入射光軸方向へと反射させる。
【００１８】
前記線状集光は、反射面５２ａ・５２ａにて反射されると、インテグレータレンズ５側へ向かって広がって進む。インテグレータレンズ５の光入射側には、シリンドリカルレンズ６４が設けられており、シリンドリカルレンズ６４によって光は再び平行光となってインテグレータレンズ５に入射する。インテグレータレンズ５を経た光は、図３に基づいて説明したのと同様の色分離等の処理が施され、カラー映像光となって投影される。
【００１９】
このように、前記長尺の三角柱鏡５２は、シリンドリカルレンズ６３からの線状集光を受けるから、点状集光を受ける従来構成に比べて温度上昇を低減することができ、三角柱鏡５２の破損等を防止することができる。そして、かかる照明光学系においても、二つの光源１・１による２つの照度中心が略重なって一つの最大照度中心を形成し、且つこれが光軸中心において存在することになるから、光利用効率が高められることになる。
【００２０】
図２はこの発明の２灯式投写型映像表示装置における照明光学系の他の構成例を示している。この図２に示す照明光学系では、長尺の三角柱鏡５２に代えて長尺の二つの三角柱プリズム５３・５３を備えた構成を有する。三角柱プリズム５３・５３は、頂角部（９０°）に隣接する第１面及び第２面を入射面及び出射面とし、第３の面を反射面（光路変更面）とするように存在しており、前記シリンドリカルレンズ６３からの線状集光を受ける位置（映像光生成系の照明光入射軸上）において互いの第３の面を頂角９０°の山形に位置させている。シリンドリカルレンズ６３からの線状集光は、三角柱プリズム５３の第１面から入射し、第３の面で反射して第２面から照明光入射光軸方向へと出射することになる。
【００２１】
上記構成においても、前記長尺の三角柱プリズム５３は、シリンドリカルレンズ６３からの線状集光を受けるから、点状集光を受ける従来構成に比べて温度上昇を低減することができ、プリズム５３の破損等を防止することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態においては、透過型の液晶表示パネルを３枚用いた映像生成光学系を示したが、このような映像生成光学系に限るものではなく、他の映像生成光学系を用いる場合にも適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光路変更部材は線状集光を受けるから点状集光を受ける従来構成に比べて温度上昇を低減することができ、光路変更部材の破損等を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の照明光学系を示した図であって、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同側面図である。
【図２】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の他の照明光学系を示した図であって、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同側面図である。
【図３】従来の投写型映像表示装置の光学系を示した平面図である。
【図４】図３の照明光学系における照明光上の位置と相対照度との関係を示したグラフである。
【図５】同図（ａ）は従来の照明光学系の他の例を示した平面図であり、同図（ｂ）は照明光上の位置と相対照度との関係を示したグラフである。
【図６】同図（ａ）は従来の照明光学系の他の例を示した平面図であり、同図（ｂ）は同側面図である。
【符号の説明】
１光源
５２長尺の三角柱鏡
５３長尺の三角柱プリズム
６３シリンドリカルレンズ
６４シリンドリカルレンズ

Claims

映像生成光学系への照明光入射光軸上に位置させた光路変更部材及びこの光路変更部材を挟むように配置した二つの光源を備え、各光源からの出射光を光路変更部材にて照明光入射光軸の方向に導くようにした投写型映像表示装置において、各光源として平行光出射光源が備えられ、各光源からの平行光が前記照明光入射光軸に直交する線状に集光されるように各光源の光出射側に第１のシリンドリカルレンズが配置され、前記光路変更部材は線状集光を受けてこれを光路変更するように長尺に形成され、照明光入射光軸上には光路変更された光を受けて平行光化する第２のシリンドリカルレンズが配置されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記光路変更部材は、反射面を山形状に有した鏡部材であることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記光路変更部材は、一対の三角プリズムをその光路変更面が山形状となるように配置して成ることを特徴とする投写型映像表示装置。