JP4151112B2 - 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等にかかわり、特に液晶プロジェクタに付加されている高輝度放電ランプの障害物の影を目立たなくする際に有用な液晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源から出射される光が、ライトバルブの一種とされている透過型液晶パネルを透過して、画像を形成する液晶プロジェクタ装置が知られている。この液晶プロジェクタ装置では、投影用の照射光となる光束は、高輝度放電ランプと総称される高圧水銀灯やメタルハロイドランプ等の高効率の放電ランプが、光源ランプとして広く採用されている。
また、使用される光源ランプが点光源に近いので、光源ランプからの射出光をリフレクタ等によって平行光にすると共に、フライアイ・インテグレータとも呼ばれる、マルチレンズ・アレイを、光の進路に挿入することにより、ライトバルブに対して均一な光を照射するようにしている。
【０００３】
図７に、上記のランプとマルチレンズ・アレイを使用した液晶プロジェクタ装置の簡略化したブロック図を示す。
光源ランプ部５１は光源ランプ５２とリフレクタ５３から構成される。光源ランプ部５１の前方に、平型の第１のマルチレンズ・アレイ５５が配置されている。このマルチレンズ・アレイ５５の表面には、後述する液晶パネル６１の被照射領域のアスペクト比に等しい相似形をした外形を有する複数の凸レンズ５６が正方配列されている。更に、この第１のマルチレンズアレイ５５の各凸レンズ５６の焦点に対向するように複数の凸レンズ５８が形成されている平型の第２のマルチレンズアレイ５７が配置されている。
図８（ａ）に光源ランプ部５１と第１のマルチレンズアレイ５５、及び、第２のマルチレンズアレイ５７の側面図を、図８（ｂ）に図８（ａ）のＡＡ線から第２のマルチレンズアレイ５７を透過してリフレクタ５３を覗き込むように投影した正面図を示す。また、図７のＡＡ線は図８（ａ）のＡＡ線と同じ位置関係を示している。
【０００４】
光源ランプ５２を出射した光は、リフレクタ５３でほぼ平行な光線とされて第１のマルチレンズアレイ５５上の複数の凸レンズ５６に入射し、各凸レンズ５６によって収束された光束は、それぞれ更に第２のマルチレンズアレイ５７上の複数凸レンズ５８で収束され、各凸レンズ５８を出射する複数の光源となる。ここでは、これを二次光源像と呼ぶ。
【０００５】
そしてこの各二次光源像は平凸レンズ５９によって所定の方向に収束され、平凸レンズ６０を介して平行光となるように液晶パネル６１上に重畳するよう照射される。そして、液晶パネル６１において、図示されていない経路から供給される映像信号に基づいて透過する光が変調され、画像が形成される。
液晶パネル６１において変調された光は、投影レンズ６２を介してスクリーン６３に拡大投影される。
【０００６】
液晶パネル６１と第１のマルチレンズアレイ５５上の凸レンズ５６の近傍は、光学的に共役の関係にあり、前記各凸レンズ５６の矩形開口部の像が液晶パネル６１の有効開口部に拡大投影されるように作られている。即ち、第１のマルチレンズアレイ５５上の凸レンズ５６のそれぞれに形成された、光源ランプ５２の発光部分の二次光源像が液晶パネル６１に、すべて積み重なって入射する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光管として使用される高輝度放電ランプは、図８（ａ）に示すようにランプのリード線５４がリフレクタ５３の有効開口部を横切って取り出されていることが一般的である。このリード線５４は光源ランプからの光を遮る障害物となるので、前記二次光源像には光源ランプの明るい発光部分の中にリード線内４の影が暗い筋として入ってしまう。多くの場合、図８（ｂ）のようにリード線は複数個の凸レンズ５８の有効光束を遮って影を作るので、第２のマルチレンズアレイ５７上の凸レンズ５８ａ、５８ｂ、５８ｃのほぼ同じ位置に影が映っている。複数個の凸レンズ５８の同じ位置にリード線５４の影があると、液晶パネル６１上では複数本の影が同じ場所に積み重なって濃い影となり、スクリーン上に拡大投影されてしまう。
【０００８】
別の例として図９に示すように、フライアイを構成する凸レンズ６８が千鳥配列されたマルチレンズアレイ６７としたものもあるが、複数の凸レンズ６８ａ、６８ｂ、６８ｃで、リード線７４が同じ位置で遮っており、影の発生は避けられない。
スクリーン上に拡大投影された影は投影効果を損ない、映像の品位を下げるので大きな問題となっていた。
リード線だけでなく、リフレクタ５３の有効開口部を横切る、光源ランプ７２を支えるための支持具などが、同様な影の原因となる。ここでは、このような投影像の影の原因となるリフレクタ内のリード線や発光管の支持部材等を障害物と名付ける。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するために、光源ランプと、前記光源ランプから出射された光を反射して平行、または、収束する光束として出射するリフレクタと、前記リフレクタ照射面に対応して配置されている多数の凸レンズから構成されるマルチレンズ・アレイと、前記マルチレンズ・アレイを透過した光束を少なくとも３原色に分離して復調すると共に、前記光束を変調するライト・バルブを有する液晶プロジェクタにおいて、前記リフレクタ内の障害物によって前記マルチレンズ・アレイ内の複数の凸レンズ中に形成される影が、前記ライト・バルブ上で異なる位置になるように、前記各凸レンズを配置されていることを特徴とする液晶プロジェクタを提供する。
また、前記リフレクタ内に配置された障害物によって作られた影が、前記マルチレンズ・アレイを構成する凸レンズ相互の境界線に位置するように、前記障害物を形成した液晶プロジェクタ、及び、前記リフレクタ内に配置された障害物によって影を生じた前記マルチレンズ・アレイを構成する凸レンズを遮光し、または、前記凸レンズの透過率を減少させてなる液晶プロジェクタを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態である透過型液晶プロジェクタのブロック図を示す。この図においてランプ１は光源ランプ２とリフレクタ３から構成され、光源ランプ２はハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが使われ、放物面などで構成されているリフレクタ３の焦点位置に配置されている。そして、光源ランプ２に電力を供給するためのリード線４がリフレクタ３の内部に配置されている。光源ランプ２から出射した光はリフレクタ３の光軸にほぼ平行な光として、その開口部から前方に出射する。
【００１１】
リフレクタ３から出射した光のうち、赤外領域及び紫外領域の不可視とされる不要光線はＵＶ−ＩＲカットフィルタ５によって遮断され、画像を形成するために有効な光のみを利用できるようにされている。
【００１２】
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５の後段には、平型の第１のマルチレンズ・アレイ６が配置され、次に平型の第２のマルチレンズ・アレイ８が配置されている。前記第１のマルチレンズ・アレイ６の表面には、後述する液晶パネル１７、２１、２６の被照射領域のアスペクト比に等しい相似形をした外形を有する、複数の凸レンズ７が正方配列されている。第２のマルチレンズアレイ８の表面には、前記凸レンズ７のそれぞれの焦点に対向するように複数の凸レンズ９が形成されている。尚、液晶パネル１７、２１、２６の被照射領域の形状、大きさはすべて等しい。
【００１３】
第２のレンズ・アレー８を通過した光は、平凸レンズ１０によってマルチレンズ・アレーの各凸レンズ９によって集束された光が液晶パネル１７、２１、２６で重なるようにされている。すなわち、平凸レンズ１０から出射した光はダイクロイックミラー１４においてＲ光のみが反射し、反射鏡１５で進路を変えた後、凸レンズ１６を介して液晶パネル１７に入射する。そして、液晶パネル１７において、図示されていない経路から供給される映像信号に基づいて透過する光が変調され、Ｒ画像が形成される。
【００１４】
同様に、ダイクロイックミラー１４において透過したＢＧ光は、ダイクロイックミラー１９でＢ光は透過し、Ｇ光は反射して凸レンズ２０を介して液晶パネル２１に入射する。また、ダイクロイックミラー１９を透過したＢ光は、凸レンズ２２、反射鏡２７、凸レンズ２３、反射鏡２４、凸レンズ２５を介して液晶パネル２６に入射する。Ｒ画像と同様に、液晶パネル２１によりＧ画像が、液晶パネル２６によりＢ画像が形成される。
なお、凸レンズ２２、２３はリレーレンズを示す。
【００１５】
液晶パネル１７、２１、２６を通過したＲＧＢの各光線は、それぞれクロスプリズム１８に入射する。クロスプリズム１８の内部には、干渉フィルタ１８ａと干渉フィルタ１８ｂが接着され、干渉フィルタ１８ａではＲ光は反射され、Ｂ光を透過する。干渉フィルタ１８ｂではＢ光が反射され、Ｒ光を透過する。Ｇ光は干渉フィルタ１８ａ、１８ｂを共に透過する。従ってＲＧＢの各光線はこのクロスプリズム１８によって合成され、合成された画像は投影レンズ３０で拡大され、図示していないスクリーン上に投影される。
【００１６】
図２（ｂ）に光源ランプ部１をマルチレンズ・アレイ８側から透視した平面図を示す。図２（ａ）は図１のＡＡ線から左部分を見たものと同じである。
左下方に傾けられて配置されているリード線４のために有効光束が遮られ、マルチレンズ・アレイ８上の多数の凸レンズ９の内、複数の凸レンズ９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）にリード線４の影が映っている。しかし、マルチレンズ・アレイ６、８上の凸レンズ７、９を適当に配置することによって、リード線４の影の位置は複数の凸レンズ９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）のそれぞれで、異なる位置に発生している。既に述べたように凸レンズ９の二次光源像は液晶パネル１７、２１、２６に重なって入射するが、上記凸レンズ９に発生した複数の影の位置が、それぞれの凸レンズ９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）毎に異なっていれば、液晶パネル１７、２１、２６においては、影は一か所に重ならず分散されて、スクリーンに投影された影も全く目立たなくなる。
この例のようにリード線４即ち障害物の形状、位置に対して、マルチレンズ・アレイ上の凸レンズを適当に配置することより、遮蔽物の影の影響を少なくすることができる。
【００１７】
図３の例では、図２と同じく左下方に傾いて配置されたリード線４に対して、マルチレンズ・アレイ３１、３３上の凸レンズ３２、３４を千鳥配列にすることにより、６枚の凸レンズ３４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）に発生するリード線４の影の位置は、上記６枚の凸レンズ３４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）のそれぞれで、皆、異なった位置を占めている。スクリーンに投影された画像に現れる障害物の影を、マルチレンズ・アレイ上の凸レンズの適当な配置により、軽減することに成功している。
【００１８】
図４は、リード線４と光源ランプの支持具、即ち、光源ランプ支持部材３６が一体となった障害物に対して、マルチレンズ・アレイを構成する凸レンズの下段３段の配置をずらしたものである。すなわち、図４（ｂ）に示すようにマルチレンズ・アレイ３７、３９上の凸レンズ３８、４０の下段３段を図上で水平に移動して、凸レンズ４０（ａ、ｂ、ｃ）で、リード線４と支持部材３６の影の出る位置が各凸レンズ毎に異なるようにしている。
【００１９】
また、影を生じる恐れのある前記障害物の形状を変形したり、該障害物の位置を適当に移動して、発生する影の影響を軽減することも考えられる。
その一例を図５に示す。図５（ｂ）の平面図に示すマルチレンズ・アレイ６、８は図１に示すマルチレンズ・アレイ６、８と同一のものである。図５（ｂ）の平面図に示すように、リード線４の形状を階段状に曲げて、リード線４の影が隣接する凸レンズ９ａ、９ｂの境界線上に位置するようにし、次にリード線４の影が隣接する凸レンズ９ｂ、９ｃの境界線上に乗るようにし、更にリード線４の影が隣接する凸レンズ９ｃ、９ｄの境界線上にあるようにしてある。このように障害物の影が、凸レンズ９の境界線上にあれば、スクリーン上では画面の外周にのみ影が出るので、障害物の影の影響は、殆ど目立たなくなる。
【００２０】
更に、多少スクリーン上の映像が暗くなっても、障害物の影を減らしたい場合は、マルチレンズ・アレイ上の凸レンズの中で、障害物の影を生じている凸レンズを遮光してしまうこともできる。図６（ｂ）に示すように、マルチレンズ・アレイ４３上の多数の凸レンズ４４の内、リード線４の影の発生している凸レンズ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを、或る程度、光を遮るような遮光物で覆ったり、あるいは、上記凸レンズ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを光の透過率を下げた材質にするなどの方法で対応できる。この例のようにマルチレンズ・アレイを構成する多くの凸レンズの３個程度を完全に遮光しても１０％以下の光量の低下であり、光量減は大きな問題とはならない。
【００２１】
以上、本発明の説明を透過型液晶プロジェクタを例として行ったが、反射型液晶プロジェクタにもそのまま適用できる。また、光源ランプに高輝度放電ランプを用い、光源面積を拡大するためのマルチレンズ・アレイを使った装置であれば本発明の適用が可能である。
また、リフレクタの形状は放物面のみならず、光束の収束する楕円面でも差し支えない。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は映像の画質を下げる遮蔽物の影の影響を、簡単に除去または低下することができる。従って、スクリーンに投影された画像の質の向上に効果的に寄与できる。
本発明を実際の製品に用いる場合に、新たに追加する部材を必要とせず、加工コストの増加要因も少なく、経済性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した液晶プロジェクタのブロック図である。
【図２】本発明を適用したマルチレンズ・アレイ上の凸レンズの配置例を示す図である。
【図３】本発明を適用したマルチレンズ・アレイ上の凸レンズの別の配置例を示す図である。
【図４】本発明を適用したマルチレンズ・アレイ上の凸レンズの第３の配置例を示す図である。
【図５】障害物の形状、配置を変えた適用例を示す図である。
【図６】一部の凸レンズを遮光したマルチレンズ・アレイを示す図である。
【図７】従来の液晶プロジェクタの光の概略の経路を示すブロック図である。
【図８】従来のマルチレンズ・アレイ上の凸レンズの配置例を示す図である。
【図９】従来のマルチレンズ・アレイ上の凸レンズの別の配置例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源ランプ部、２ 光源ランプ、３ リフレクタ、４ リード線、８ マルチレンズ・アレイ、９ 凸レンズ、１７ 液晶パネル（Ｒ）、２１ 液晶パネル（Ｇ）、２６ 液晶パネル（Ｂ）、３６ 光源ランプ支持部材

Claims (2)

1. 光源ランプと、
   前記光源ランプから出射された光を反射して平行、または、収束する光束として出射するりフレクタと、
   前記リフレクタの照射面に対応して配置されている多数の凸レンズから構成されるマルチレンズ・アレイと、
   前記マルチレンズ・アレイを透過した光束を少なくとも３原色に分離して復調すると共に、前記光束を変調するライト・バルブと、を備え、
   前記リフレクタ内に配置された障害物によって影を生じた、前記マルチレンズ・アレイを構成する凸レンズを遮光し、または、前記凸レンズの透過率を減少させてなる液晶プロジェクタ。
2. 上記障害物は上記光源ランプの引出線である請求項１に記載の液晶プロジェクタ。

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