JP4519192B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

図４は投写型映像表示装置に使用されるランプ（例えば、超高圧水銀ランプ）の分光特性を示したグラフである。この図４から分かるように、ランプ出射光には緑色光と赤色光の中間色光に相当する約５７８ｎｍに大きなスペクトラムが存在する。このスプクトラムの光を緑色光側で取り込んだ場合は緑色が黄緑色になり、赤色光側で取り込んだ場合は赤色が橙色になり、それぞれの色純度を低下させてしまう。そこで、一般には、赤色波長帯域の光を透過してシアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーは、上記５７８ｎｍ成分の光を透過する（赤色光路上に導く）ように設計されると共に、赤色光路上に図５に示す透過特性を有するカットフィルタを設け、上記５７８ｎｍ成分をカットするようにしている。ただし、このような構成では、５７８ｎｍの成分の光が常にカットされるため、スクリーン照度が低下してしまうという問題がある。

下記の特許文献１には、上記問題を解決する投写型映像表示装置が開示されている。すなわち、この投写型映像表示装置では、前記カットフィルタを赤色光路に挿抜自在に設けている。従って、カットフィルタを赤色光路に挿入した場合の照度は低下するが赤色の純度を保つことができ、また、赤色光路から取り外した場合には赤色の純度は低下するが明るさが最大限になる。
特開２０００−１３７２８９号公報

しかしながら、上記従来の投写型映像表示装置では、以下に示すような問題点がある。５７８ｎｍ成分は橙色であって色温度的には低い成分であるから、この成分の取捨によって白色の色温度が変化してしまう。すなわち、ランプ光を最大限利用する明るいモードでは、赤色フィルタを光路から外して５７８ｎｍ成分を取り込むために白色の色温度が低くなり、単色色純度を重視するモードでは、赤色フィルタを光路内に挿入して５７８ｎｍ成分を捨てるために白色の色温度は高くなる。簡潔に述べると、明るいモードと色純度重視モードとの間で白色の色温度が変わってしまう。

この発明は、上記の事情に鑑み、明るいモードと色純度重視モードとの間で白色の色温度の変化を防止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。

この発明の投写型映像表示装置は、上記課題を解決するために、光源から出射された白色光を３原色光に分離して各色光をそれぞれライトバルブに導き、各ライトバルブによる光変調にて得られた各色映像光を合成して映像投写する投写型映像表示装置において、白色光路上又は所定色光路上に、緑色光と赤色光の中間色光をカットすると共に、青色波長帯域光の全域を低減するフィルタが、挿抜自在に設けられ、前記フィルタを白色光路上又は所定色光路上に挿入したとき、前記フィルタは、緑色光と赤色光の中間色光をカットすることにより変化する白色光の色温度が、前記光源の白色光の色温度と同程度になるように、青色波長帯域光の全域を低減するように構成されていることを特徴とする。

以上説明したように、この発明によれば、明るいモードと色純度重視モードとの間で白色の色温度が変わってしまうのを防止できるという効果を奏する。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学系（フィルタ挿入状態）を示した構成図である。 この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学系（フィルタ外し状態）を示した構成図である。 この発明の実施形態のフィルタの光透過特性を示したグラフである。 ランプ光源の分光特性図である。 赤色光路上で用いられて５７８ｎｍ成分をカットするために用いられるフィルタの光透過特性を示したグラフである。

以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図１乃至図３に基づいて説明する。

図１及び図２はこの実施形態の３板式液晶プロジェクタを示した図である。光源１における発光部は、超高圧水銀ランプ等から成り、その照射白色光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、ＵＶ・ＩＲカットフィルタ２を経てインテグレータレンズ３へと導かれる。

インテグレータレンズ３は一対のレンズ群（フライアイレンズ）３ａ・３ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ３を経た光は、偏光変換装置４、集光レンズ５、及び全反射ミラー６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置４は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ３からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７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７を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー８にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー８にて反射された赤色光はレンズ９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７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１０に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１０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１０にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１１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で光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１２、全反射ミラー１３、リレーレンズ１４、全反射ミラー１５、レンズ１６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で光変調される。
各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、それぞれ、入射側偏光板と、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と、出射側偏光板とを備えて成る。

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、クロスダイクロイックプリズム１７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１８によって拡大投写され、スクリーン上に投写表示される。

第１ダイクロイックミラー７の光入射側である白色光路上には、フィルタ板２１が挿抜自在に設けられている。この挿抜のための機構としては、図２に示しているように、フィルタ板２１をスライドさせる機構の他、フィルタ板２１から離間して設けられた軸（水平軸，垂直軸）にて回転させる機構、或いは、フィルタ板２１の下縁に設けられた水平軸にて傾倒させる機構などを採用し得る。また、手動で挿抜することに限らず、モータなどのアクチュエータにて挿抜できるように構成することもできる。

フィルタ板２１は、透明ガラス板の一方の面に第１フィルタ２１Ａを有し、他方の面に第２フィルタ２１Ｂを有している。各フィルタは例えば誘電体膜を多層に蒸着することにより形成される。第１フィルタ２１Ａは、緑色光と赤色光の中間色光（その中心波長を５７８ｎｍとする）をカットする。また、第２フィルタ２１Ｂは青色波長帯域光（例えば、５００ｎｍ以下の帯域光）を低減する。なお、５７８ｎｍの成分除去による色温度の変化は青色波長帯域光の約２０％〜４０％に相当するので、第２フィルタ２１Ｂは青色波長帯域光の約２０％〜４０％を低減するように設計される。フィルタ板２１の光透過特性を図３に示す。

上記の構成においては、ランプ光を最大限利用する明るいモードとするときにはフィルタ板２１を光路から外し、色純度を重視するモードではフィルタ板２１を光路内に挿入すればよい。フィルタ板２１を光路から外したときには、ランプ光の全てを取り込むことになるので、ランプ光に基づいた白色の色温度が得られることになる。一方、フィルタ板２１を光路内に挿入したときには、第１フィルタ２１Ａによって緑色光と赤色光の中間色光である５７８ｎｍ成分がカットされるだけでなく、第２フィルタ２１Ｂによって青色波長帯域光も約２０％〜４０％低減されるので、上記色温度と同程度の白色の色温度とすることができる。

なお、第１フィルタ２１Ａと第２フィルタ２１Ｂを別体に構成しても構わないものである。ただし、上記のごとく、フィルタ板２１として一体化した場合には挿抜機構が一つで済み、各フィルタをそれぞれ挿抜する場合に比べて、構造を簡単にできる。また、第１フィルタ２１Ａと第２フィルタ２１Ｂを別体とする場合には、第１フィルタ２１Ａを赤色光路上に配置し、第２フィルタ２１Ｂをシアン光路上又は青色光路上に配置することができる。第１フィルタ２１Ａを赤色光路上に配置する場合には、図５に示した特性を有するフィルタを用いることができる。また、第２フィルタ２１Ｂを青色光路上に配置する場合には、波長選択性が無くて全帯域の光を一律に約２０％〜４０％低減するフィルタを用いることができる。

なお、以上の説明では、液晶ライトバルブを用いる投写型映像表示装置を示したが、他のライトバルブを用いる構成にも適用できる。

１ 光源
７ 第１ダイクロイックミラー
１０ 第２ダイクロイックミラー
２１ フィルタ板
２１Ａ 第１フィルタ
２１Ｂ 第２フィルタ
３１，３２，３３ 液晶ライトバルブ

Claims (1)

1. 光源から出射された白色光を３原色光に分離して各色光をそれぞれライトバルブに導き、各ライトバルブによる光変調にて得られた各色映像光を合成して映像投写する投写型映像表示装置において、
   白色光路上又は所定色光路上に、緑色光と赤色光の中間色光をカットすると共に、青色波長帯域光の全域を低減するフィルタが、挿抜自在に設けられ、前記フィルタを白色光路上又は所定色光路上に挿入したとき、前記フィルタは、緑色光と赤色光の中間色光をカットすることにより変化する白色光の色温度が、前記光源の白色光の色温度と同程度になるように、青色波長帯域光の全域を低減するように構成されていることを特徴とする投写型映像表示装置。