JP7007804B2 - 液晶プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、強誘電性液晶パネルを使用しフィールドシーケンシャルカラー方式により画像投影を行う液晶プロジェクターに関する。

１つの画像を、色彩に基づいて、赤画像、緑画像及び青画像に分割し、分割した赤、緑及び青画像を高速で時分割表示し、１つの画像を再構成するフィールドシーケンシャルカラー方式（以下「ＦＳＣ方式」と呼ぶことがある）が知られている。このＦＳＣ方式のなかで、液晶パネルに時分割表示された赤、緑及び青画像をスクリーンに投影してフルカラー画像を得る液晶プロジェクターが提案されている（例えば特許文献１）。

そこで特許文献１の図５を図３に再掲示し、特許文献１に示されている液晶プロジェクター１００について説明する。なお、図３では符号を変えている。図３は従来例として示す液晶プロジェクター１００の概略図である。図３に示すように、液晶プロジェクター１００は、小アークタイプＣＮＴ光源１０８、１０９、１１０、リフレクタ１１４、偏光ビームスプリッター１１５、反射型液晶パネル１１６、投影レンズ１１２からなる。

小アークタイプＣＮＴ光源１０８、１０９、１１０は、それぞれ赤、緑、青で発光する。リフレクタ１１４は、光を効率よく反射型液晶パネル１１６へ送り込む。偏光ビームスプリッター１１５は、光をＰ、Ｓ偏光に分離し、一方を透過し、他方を反射する。反射型液晶パネル１１６には、赤画像、緑画像、青画像が時分割で表示される。投影レンズ１１２は、反射型液晶パネル１１６上に表示された画像をスクリーンに投影する。

液晶プロジェクター１００では、反射型液晶パネル１１６が赤画像を表示しているとき、赤色発光する小アークタイプＣＮＴ光源１０８が点灯し、スクリーンに赤画像が投影される。同様に反射型液晶パネル１１６が緑画像（青画像）を表示しているとき、緑（青）発光する小アークタイプＣＮＴ光源１０９（１１０）が点灯し、スクリーンに緑（青）画像が投影される。なお（）は読み換えを示す。これらの赤画像、緑画像、青画像を高速で切り換えることにより自然なフルカラー画像（１つの画像）が得られる。さらに複数のフルカラー画像を準備し、これらのフルカラー画像を連続的に切り換えることで動画投影が可能になる。

特開２００２－４０３８８号公報（図５）

前述のようなＦＳＣ方式の液晶プロジェクターでは、液晶パネルに表示する画像を高速で書き換えなければならない。この点に関し高速で表示画像を書き換えられる液晶パネルとして強誘電性液晶パネルが知られている（以下「ＦＬＣパネル」と呼ぶことがある）。このＦＬＣパネルは、広く用いられているＴＮ（ツイストネマチック）液晶パネルの１０～１００倍程度の高速で画像を書き換えられる。

しかしながらＦＬＣパネルは、いわゆる交流駆動のため、１つの画像を表示したら、同じ期間、逆符号の電圧を液晶に印加しなければならない。この逆符号の電圧を印加している期間は、当該画像が正常に表示されない。このためＦＬＣパネルとＦＳＣ方式を組み合
わせた液晶プロジェクターでは、この期間はＦＬＣパネルを照明しないようにしている。すなわち図３に示した液晶プロジェクターにＦＬＣパネルを適用すると、スクリーン上では投影期間と同じ長さの非投影期間が現れる。この非投影期間は、スクリーン上で、チラツキを起こしたり、カラーブレーク（動きのある画像のエッジに発生する色ノイズ）を目立たせたりする。とくにカラーブレークは動画投影において著しいことが知られている。

そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、強誘電性液晶パネルを使用しフィールドシーケンシャルカラー方式により画像投影するとき、簡単な構成でありながら良好な動画を投影できる液晶プロジェクターを提供することを目的とする。

液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する光源とを備え、フィールドシーケンシャルカラー方式により画像を投影する液晶プロジェクターにおいて、前記液晶パネルは、第１強誘電性液晶パネル及び第２強誘電性液晶パネルを含み、前記光源は、第１、第２及び第３色でそれぞれ発光する第１、第２及び第３発光素子を含み、１つの画像と他の１つの画像を連続して投影するとき、前記１つの画像を投影する期間では、前記第１、第２及び第３色に基づいて前記１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像を投影する３つの投影期間が連続し、前記他の１つの画像を再構成する期間では、前記第１、第２及び第３色に基づいて前記他の１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像を投影する３つの投影期間が連続し、前記１つの画像を投影する期間と前記他の１つの画像を投影する期間を合わせた期間では、前記第１強誘電性液晶パネルは、投影のため、前記６つの投影期間のうち３つの投影期間で、前記１つの画像を分解して得た前記第１、第２及び第３色画像並びに前記他の１つの画像を分解して得た前記第１、第２及び第３色画像のうち３つの画像を表示し、前記第２強誘電性液晶パネルは、投影のため、残りの３つの投影期間で残りの３つの画像を表示し、前記光源は、前記第１強誘電性液晶パネルを照明する第１光源及び前記第２強誘電性液晶パネルを照明する第２光源を含み、前記第１強誘電性液晶パネル及び前記第２強誘電性液晶パネルは、反射型であり、前記第１強誘電性液晶パネルの前方に、前記第１光源から出射された一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第１ビームスプリッターが配置され、且つ、前記第２強誘電性液晶パネルの前方に、前記第２光源から出射された他方の偏光成分を反射し、一方の偏光成分を透過させる第２ビームスプリッターが配置され、前記第１ビームスプリッターに対して前記第１強誘電性液晶パネルと前記第１光源とが直交する配置をとり、且つ、前記第２ビームスプリッターに対して前記第２強誘電性液晶パネルと前記第２光源とが直交する配置をとり、前記第１ビームスプリッターの光出射面及び前記第２ビームスプリッターの光出射面と対向する位置に、前記第１ビームスプリッターから出射された他方の偏光成分を反射し、前記第２ビームスプリッターから出射された一方の偏光成分を透過させる第３ビームスプリッターが配置され、前記第３ビームスプリッターに対して前記第１ビームスプリッターと前記第２ビームスプリッターとが直交する配置をとる、液晶プロジェクターとする。

本発明の液晶プロジェクターは、１つの画像を、第１色に対応する第１色画像と、第２色に対応する第２色画像と、第３色に対応する第３色画像に分解し、ＦＳＣ方式で各色画像をスクリーン上に投影し１つの画像を再構成する。このとき、１つの画像を再構成する１フレーム期間は、第１色画像を投影するフィールド（投影期間）、第２色画像を投影するフィールド及び第３色画像を投影するフィールドから構成される。

１つの画像を再構成する第１フレーム期間では、１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像が連続して投影される。同様に、他の１つの画像を再構成する第２フレーム期間では、他の１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像が連続して投影される。このとき第１及び第２フレーム期間をあわせた６つのフィールドでは、任意の３フィールドでこれら６つの色画像のうち３つの色画像が第１強誘電性液晶パネルに表示され、残りのフィールドで残りの色画像が第２強誘電性液晶パネルに表示される。このようにして本発明の液晶プロジェクターは、１つの画像と他の１つの画像をスクリーンに連続投影して動画投影を行う。

さらに本発明の液晶プロジェクターは、一方の強誘電性液晶パネルが投影用の画像を表示しているとき、他方の強誘電性液晶パネルは、交流駆動の条件を満足させるための画像であって、投影しない画像を表示する。

すなわち本発明の液晶プロジェクターは、１フレーム期間でフィールドシーケンシャルカラー方式によるフルカラー投影が完結するとともに、２フレーム期間で第１、第２強誘電性液晶パネルに対する交流駆動が完結する。したがってスクリーン上では、非投影期間がなくなるとともに、少ないフィールドで１フレーム期間が構成される。この結果、チラツキやモーションブレークが大幅に改善する。

以上のように、本発明の液晶プロジェクターは、強誘電性液晶パネルを使用しフィールドシーケンシャルカラー方式により画像投影するとき、簡単な構成でありながら良好な動画を再構成できる。

本発明の第１実施形態として示す液晶プロジェクターの概略図である。 図１で示す液晶プロジェクターのタイミングチャートである。 従来技術として示す液晶プロジェクターの概略図である。 本発明の第２実施形態として示す液晶プロジェクターの概略図である。

以下、添付図１、２、４を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、（）に特許請求の範囲で示す発明特定事項を記載する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態として示す液晶プロジェクター１０の概略図である。なお、図中に光線Ｌ１、Ｌ２を書き加えている。液晶プロジェクター１０は、ＦＬＣパネル１４（第１強誘電性液晶パネル）及びＦＬＣパネル２４（第２強誘電性液晶パネル）と、
ＦＬＣパネル１４を照明するＲＧＢ光源１１（第１光源）及びＦＬＣパネル２４を照明するＲＧＢ光源２１（第２光源）とを備えている。ＲＧＢ光源１１は、赤色（第１色）で発光するＬＥＤ１１ｒ（第１発光素子）と、青色（第２色）で発光するＬＥＤ１１ｂ（第２発光素子）と、緑色（第３色）で発光するＬＥＤ１１ｇ（第３発光素子）を含み、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｂ、１１ｇを個別に発光させられる。同様にＲＧＢ光源２１は、赤色で発光するＬＥＤ２１ｒ（第１発光素子）と、青色で発光するＬＥＤ２１ｂ（第２発光素子）と、緑色で発光するＬＥＤ２１ｇ（第３発光素子）を含み、ＬＥＤ２１ｒ、２１ｂ、２１ｇを個別に発光させられる。

ＲＧＢ光源１１は反射鏡１２の焦点位置に配置されている。反射鏡１２はＲＧＢ光源１１の発光を平行な光線Ｌ１とする。光線Ｌ１は、ビームスプリッター１３（第１ビームスプリッター）で反射しＦＬＣパネル１４に達する。さらに光線Ｌ１は、ＦＬＣパネル１４で反射し、ビームスプリッター１３を抜け、ハーフミラー１５で反射し、投影レンズ１６により図示していないスクリーンで結像する。

なお、ビームスプリッター１３は、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過する。したがってＦＬＣパネル１４には光線Ｌ１の一方の偏光成分だけが到達する。ＦＬＣパネル１４ではＦＬＣ層のリタデーションにより偏光状態が変わり他方の偏光成分が現れる。この他方の偏光成分がビームスプリッター１３を透過しハーフミラー１５に達する。なお、ＦＬＣパネル１４に表示された画像は、ビームスプリッター１３越しに目視できる。

同様にＲＧＢ光源２１は反射鏡２２の焦点位置に配置されている。反射鏡２２はＲＧＢ光源２１の発光を平行な光線Ｌ２とする。光線Ｌ２は、ビームスプリッター２３（第２ビームスプリッター）で反射しＦＬＣパネル２４に達する。さらに光線Ｌ２は、ＦＬＣパネル２４で反射し、ビームスプリッター２３を抜け、ハーフミラー１５を透過し、投影レンズ１６により図示していないスクリーンで結像する。ＦＬＣパネル２４に表示された画像は、ビームスプリッター２３越しに目視できる。

なお、ビームスプリッター２３は、他方の偏光成分を反射し、一方の偏光成分を透過させるようにすると良い。このときＦＬＣパネル２４には光線Ｌ２の他方の偏光成分だけが到達する。この他方の偏光成分は、ＦＬＣパネル２４のＦＬＣ層のリタデーションにより偏光状態が変わり一方の偏光成分を生じる。この一方の偏光成分がビームスプリッター２３を透過しハーフミラー１５に達する。すなわちハーフミラー１５が一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射させるようにする（ビームスプリッター２３と同じ機能）と、ＦＬＣパネル１４から到達した光線Ｌ１は全て反射し、ＦＬＣパネル２４から到達する光線Ｌ２は全て透過する。このようにすれば、いわゆる銀薄膜からなるハーフミラーに比べハーフミラー１５は損失を大幅に低減できる。

液晶プロジェクター１０では、反射鏡１２、２２により平行な光線Ｌ１、Ｌ２を得ている。しかしながらＲＧＢ光源１１として、その発光が前方（ビームスプリッター１３側）にのみ出射するパッケージを採用する場合、平行な光線を得るのに反射鏡１２ではなくレンズを使用できる（ＲＧＢ光源２１も同様）。また、ＲＧＢ光源１１は、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂが１つのパッケージとなったものであっても良いし、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂがそれぞれ別々のパッケージであり、これらが密集したものであっても良い（ＲＧＢ光源２１も同様）。ＲＧＢ光源１１においてＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂはそれぞれ単数であっても複数であっても良い（ＲＧＢ光源２１も同様）。

ＦＬＣパネル１４、２４は、いわゆるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ）の液晶層に強誘電液晶（ＦＬＣ）を採用したものである。ＬＣＯＳは
Ｓｉ基板上に表示領域と回路領域を備えている。表示領域には、マトリクス状に配列した反射電極（画素）と、各反射電極に接続するスイッチ素子とが備えられ、液晶層と透明なガラスが積層している。スイッチ素子は、各反射電極（画素）が保持している電圧を書き換えるとき導通する。回路領域には画像メモリ、タイミング制御回路、レベルシフタなどが含まれる。

コントローラ１７は、１つの画像から、赤成分だけの赤画像（第１色画像）、青赤成分だけの青画像（第２色画像）、緑成分だけの緑画像（第３色画像）を生成し、各画像のデータをＦＬＣパネル１４、２４に送る。さらにコントローラ１７は、ＦＬＣパネル１４、２４の表示タイミングを制御するとともに、このタイミングに同期してＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ、２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを点灯制御する。

図２は、液晶プロジェクター１０のタイミングチャートである。図２（ａ）はＦＬＣパネル１４、図２（ｂ）はＦＬＣパネル２４の表示状態を示している。ここで整数ｎに対し、投影のため第ｎ画像（第ｎ番目の画像）を表示する期間を第ｎフレーム期間Ａｎとする。この場合、図２には、第１フレーム期間Ａ１と第２フレーム期間Ａ２が示されている。なお第１、第２フレーム期間Ａ１、Ａ２の前後に第０フレーム期間Ａ０、第３フレーム期間Ａ３の一部が示されている。

図２において、Ｒｎ＋、Ｇｎ＋、Ｂｎ＋は、それぞれ第ｎ画像を分解して得た赤画像、緑画像、青画像を表示する期間を示している。Ｒｎ―、Ｇｎ―、Ｂｎ－は、交流駆動の条件を満たすため、期間Ｒｎ＋、Ｇｎ＋、Ｂｎ＋と同じ時間で逆極性の電圧を印加する期間である。なお逆極性の電圧とは、各画素において絶対値が等しく正負が逆になっているものをいう。図２では、第１、第２画像を分解して得た赤画像を表示する期間Ｒ１＋、Ｒ２＋、及び逆極性の電圧を印加する期間Ｒ１－、Ｒ２－が示されている。同様に、第１、第２画像を分解して得た青画像、緑画像を表示する期間Ｂ１＋、Ｂ２＋、Ｇ１＋、Ｇ２＋及び逆極性の電圧を印加する期間Ｂ１－、Ｂ２－、Ｇ１－、Ｇ２－が示されている。

前述のようにＦＳＣ方式では、１つの画像を色に基づいて分解して得た赤画像、緑画像、青画像を時系列投影し、１つの画像を再構成する。ＦＳＣ方式でスクリーン上にフルカラーの動画を投影する液晶プロジェクター１０は、第ｎフレーム期間Ａｎにおいて、順に、赤画像、緑画像、青画像を投影して第ｎ画像を再構成する。図２では、第１フレーム期間Ａ１を３つのフィールドＢ１、Ｂ２、Ｂ３に分け、それぞれのフィールドＢ１、Ｂ２、Ｂ３を、赤画像、緑画像、青画像を投影する期間としている。同様に第２フレーム期間Ａ２はフィールドＢ４、Ｂ５、Ｂ６で、赤画像、緑画像、青画像を投影する。

図２に示すように、フィールドＢ１では、ＦＬＣパネル１４は第１画像を分解して得た赤画像が表示され（期間Ｒ１＋）、ＦＬＣパネル２４は第０画像から得られた青画像に対する逆極性の電圧が印加される（期間Ｂ０－）。フィールドＢ２では、ＦＬＣパネル１４は第１画像を分解して得た赤画像に対する逆極性の電圧が印加され（期間Ｒ１－）、ＦＬＣパネル２４は第１画像を分解して得た緑画像が表示される（期間Ｇ１＋）。フィールドＢ３では、ＦＬＣパネル１４は第１画像を分解して得た青画像が表示され（期間Ｂ１＋）、ＦＬＣパネル２４は第１画像を分解して得た緑画像に対する逆極性の電圧が印加される（期間Ｇ１－）。

第１フレーム期間Ａ１に対し第２フレーム期間Ａ２ではＦＬＣパネル１４、２４と表示画像及び逆電圧印加の関係が逆転する。すなわちフィールドＢ４では、ＦＬＣパネル２４は第２画像を分解して得た赤画像が表示され（期間Ｒ２＋）、ＦＬＣパネル１４は第１画像を分解して得た青画像に対する逆極性の電圧が印加される（期間Ｂ１－）。フィールドＢ５では、ＦＬＣパネル２４は第２画像を分解して得た赤画像に対する逆極性の電圧が印
加され（期間Ｒ２－）、ＦＬＣパネル１４は第２画像を分解して得た緑画像が表示される（期間Ｇ２＋）。フィールドＢ６では、ＦＬＣパネル２４は第２画像を分解して得た青画像が表示され（期間Ｂ２＋）、ＦＬＣパネル１４は第２画像を分解して得た緑画像に対する逆極性の電圧が印加される（期間Ｇ２－）。

この間、フィールドＢ１～６では、それぞれＬＥＤ１１ｒ、２１ｇ、１１ｂ、２１ｒ、１１ｇ、２１ｂが順に点灯する。

なお、図２に示したようにＦＬＣパネル１４は、第１フレーム期間Ａ１と第２フレーム期間Ａ２で交流駆動が完結している。これに対し、ＦＬＣパネル２４は、第１フレーム期間Ａ１の２番目のフィールドＢ２から第３フレーム期間Ａ３の最初のフィールドで交流駆動が完結している。すなわちＦＬＣパネル１４、２４は２フレーム期間で交流駆動が完結しているが、ＦＬＣパネル１４、２４の間では交流駆動が完結する期間が１フィールド分ずれている。

ＦＬＣパネル１４、２４の間で交流駆動が完結する期間を一致させるには、例えば、第１、第２フレーム期間Ａ１、Ａ２において、ＦＬＣパネル１４、２４の表示期間をそれぞれ、
Ｒ１＋、Ｒ１－、Ｂ１＋、Ｂ１－、Ｇ２＋、Ｇ２－
と、
Ｇ１－、Ｇ１＋、Ｒ２－、Ｒ２＋、Ｂ２－、Ｂ２＋、
としても良い。

また、非投影期間を無くし、２フレーム期間で交流駆動を完結させるだけであれば、例えば、第１及び第２フレーム期間Ａ１、Ａ２をそれぞれ３フィールドで構成し、ＦＬＣパネル１４、２４の表示に係る期間をそれぞれ、
Ｒ１＋、Ｂ１＋、Ｒ１－、Ｂ１－、Ｇ２－、Ｇ２＋、
と、
Ｂ０－、Ｇ１－、Ｇ１＋、Ｒ２＋、Ｂ２＋、Ｒ２－、（Ｂ２―）、
とすることも考えられる（（）は、参考のため第３フレーム期間Ａ３の先頭のフィールドを示したものである。）。しかしながら前述の例のように、第ｋ色（ｋは１、２、３）の画像表示の前後に第ｋ色画像の逆電圧を印加する（例えば、ＦＬＣパネル１４において期間Ｒ１＋の直後に期間Ｒ－を設ける）と、データ処理が簡単化するとともに、ＦＬＣ層のヒステリシス（印加電圧と表示される階調との間に生じるもの）の影響を緩和できる。

また、非表示期間を無くし、２フレーム期間で交流駆動を完結させるのに、第１及び第２フレーム期間Ａ１、Ａ２でＦＬＣパネル１４、２４の表示期間をそれぞれ、
Ｒ１＋、Ｂ１＋、Ｇ１＋、Ｒ１－、Ｂ１－、Ｇ１－、
と、
Ｒ２－、Ｂ２－、Ｇ２－、Ｒ２＋、Ｂ２＋、Ｇ２＋、
とすることも考えられる。これはスクリーン上で第１フレーム期間Ａ１の投影像と第２フレーム期間Ａ２の投影像の偏光を異ならせることができるので立体視投影表示に都合が良い。

なお、立体視投影表示では右目用のフレーム（例えば第１フレーム期間Ａ１）と左目用のフレーム（例えば第２フレーム期間Ａ２）を組みにしてデータ処理することが多い。そこで、第１及び第２フレーム期間Ａ１、Ａ２でＦＬＣパネル１４、２４の表示期間をそれぞれ、
Ｒ１＋、Ｒ１－、Ｂ１＋、Ｂ１－、Ｇ１＋、Ｇ１－
と、
Ｇ２－、Ｇ２＋、Ｒ２－、Ｒ２＋、Ｂ２－、Ｂ２＋、
としても良い。すなわち第２画像を構成する緑画面を第１フレームで投影し（期間Ｇ２＋）、第１画像を構成する緑画像を第２フレーム期間Ａ２で投影する（期間Ｇ１＋）。このようにすると、右目用投影表示が他方の偏光（ＦＬＣパネル１４の反射光、光線Ｌ１）、左目用投影表示が一方の偏光（ＦＬＣパネル２４の反射光、光線Ｌ２）となる。各ＦＬＣパネル１４、２４では、表示期間と逆電圧を印加する期間が交互に現れるためヒステリシスが現れにくい。

以上のようにして液晶プロジェクター１０は、第１フレーム期間Ａ１及び第２フレーム期間Ａ２をそれぞれ３つのフィールドで構成し、スクリーン上に第１、第２及び第３色画面を投影するとともに、２フレーム期間で交流駆動を完結している。すなわち液晶プロジェクター１０は、スクリーン上で非投影期間がなくなるとともに、１フレーム期間に含まれるフィールドを少なくしているためフレーム周波数を高速化できる。この結果、投影画像は、チラツキやカラーブレークが目立たなくなる。

なお、ＦＬＣパネル１４、２４の各画素が保持する電圧を書き換える期間は、１つのフィールドの最初の部分に割り当てられる。この期間は、１つのフィールドの中で短時間であるが表示ノイズを発生する。液晶プロジェクター１０は、このノイズを目立たせないため、書き換えている期間、ＬＥＤ１１ｒ等を消灯している。

液晶プロジェクター１０の作用効果を明確にするため図３に示した液晶プロジェクター１００と比較する。液晶プロジェクター１００では、交流駆動を満足させるため１フレーム期間を６フィールドで構成しなければならない。これに対し液晶プロジェクター１０は、１フレーム期間が３フィールドで構成されるため、フレーム周波数を大きくできる。フレーム周波数を高くできれば、チラツキやカラーブレークが目立たなくなる。

また、液晶プロジェクター１００では１フレーム期間の半分を非投影期間としなければならないのに対し、液晶プロジェクター１０ではスクリーン上で非投影期間がない。このため液晶プロジェクター１０では、液晶プロジェクター１００にくらべ、点灯時のＬＥＤ１１ｒ等の明るさを１／２にできる。すなわち、ＬＥＤ１１ｒ等の要求仕様を緩めることが可能になる。

また、液晶プロジェクター１０ではＦＬＣパネル１４、２４は反射型であった。本発明の液晶プロジェクターでは、ＦＬＣパネルを透過型としても良い。このとき第１、第２光源を背面照明、第１、２ビームスプリッターを偏光板にできるため構造が簡単になる。

（第２実施形態）
図１に示した液晶プロジェクター１０は、偏光の処理及び光の合成にビームスプリッター１３、２３とハーフミラー１５を使用していた。偏光の処理及び光の合成は、この構成に限られず、例えば１つのビームスプリッターだけでも実現できる。そこで、図４により、本発明の第２実施形態として、１つのビームスプリッター４５（第３ビームスプリッター）で偏光の処理及び光の合成を行う液晶プロジェクター４０を説明する。

図４は、液晶プロジェクター４０の概略図である。なお、図中に光線Ｌ３、Ｌ４を書き加えている。液晶プロジェクター４０は、ＦＬＣパネル４３（第１強誘電性液晶パネル）と、ＦＬＣパネル４４（第２強誘電性液晶パネル）と、四角柱状のビームスプリッター４５と、赤色（第１色）で発光するＬＥＤ４１ｒ（第１発光素子）、青色（第２色）で発光するＬＥＤ４１ｂ（第２発光素子）及び緑色（第３色）で発光するＬＥＤ４１ｇ（第３発光素子）を含むＲＧＢ光源４１（光源）と、投影レンズ１６を備えている。

ビームスプリッター４５の４つの側面（第１、第２、第３及び第４側面）には、それぞれＦＬＣパネル４３、ＦＬＣパネル４４、ＲＧＢ光源４１及び投影レンズ４６が対向して配置されている。ＲＧＢ光源４１は反射鏡４２の焦点位置に配置されている。ビームスプリッター４５の側面（第３側面）とＲＧＢ光源４１の間には、偏光板４８とＦＬＣパネル４９（第３強誘電性液晶パネル）が配置されている。

反射鏡４２はＲＧＢ光源４１の発光を平行な光線Ｌ３、Ｌ４とする。偏光板４８とＦＬＣパネル４９は、ｐ波を出射させるか、ｓ波を出射させるか、を切り替える。すなわち、ＦＬＣパネル４９を出射した時点で、光線Ｌ３はｐ波（第１実施形態では一方の偏光と呼んでいた）、光線Ｌ４はｓ波（第１実施形態では他方の偏光と呼んでいた）である。光線Ｌ３は、ビームスプリッター４５を透過しＦＬＣパネル４３に達する。さらに光線Ｌ３は、ＦＬＣパネル４３とビームスプリッター４５で反射し、投影レンズ４６により図示していないスクリーンで結像する。光線Ｌ４は、ビームスプリッター４５で反射しＦＬＣパネル４４に達する。さらに光線Ｌ４は、ＦＬＣパネル４４で反射してから、ビームスプリッター４５を透過し、投影レンズ４６により図示していないスクリーンで結像する。

ＦＬＣパネル４９が、ｐ波を出射させるか、ｓ波を出射させるか、を切り替える手法は、以下の通りとなる。なお、ＦＬＣパネル４９は、ベタ電極を備える２枚のガラス板の間に強誘電性液晶を挟持したものである。また偏光板４８からＦＬＣパネル４９にｐ波が入射するものとして説明する。ＦＬＣパネル４９で偏光をｓ－ｐ変換するためには、ＦＬＣパネル４９を位相差板として用いる。このためには強誘電液晶層の複屈折量を１／２λとする（λは媒質中の光の波長）。具体的には現状入手可能な液晶材料においてセルギャップを１．４μｍ程度にする。さらにＦＬＣパネル４９に入射させる直線偏光（ｐ波）が液晶分子に対して垂直又は平行となるようにする。さらに強誘電電液晶層に電圧を印加した時、液晶分子が４５°スイッチングする構成とする。このようにすると電圧無印加時にはＦＬＣパネル４５からｐ波が出射し、電圧印加時にはｓ波が出射する。

ビームスプリッター４５は、ｐ波を透過し、ｓ波を反射する。したがってＦＬＣパネル４３に到達する光線Ｌ３はｐ波となる。ＦＬＣパネル４３ではＦＬＣ層のリタデーションにより偏光状態が変わりｓ波が現れる。このｓ波成分がビームスプリッター４５で反射し、投影レンズ４６を経てスクリーンに達する。同様に、ＦＬＣパネル４４に到達する光線Ｌ３はｓ波となる。ＦＬＣパネル４４ではＦＬＣ層のリタデーションにより偏光状態が変わりｐ波が現れる。このｐ波成分がビームスプリッター４５を透過し、投影レンズ４６を経てスクリーンに達する。

液晶プロジェクター４０では、反射鏡４２により平行な光線Ｌ３、Ｌ４を得ている。しかしながらＲＧＢ光源４１として、その発光が前方（ビームスプリッター４５側）にのみ光を出射するパッケージを採用する場合、平行な光線を得るのに反射鏡４２ではなくレンズを使用すればよい。

ＦＬＣパネル４３，４４は、図１に示した液晶プロジェクター１０に含まれるＦＬＣパネル１４、２４と同じものである。コントローラ４７は、ｓ－ｐ変換のためＦＬＣパネル４９に電圧を印加したり、しなかったりする機能を備えている点を除き、液晶プロジェクター１０に含まれるコントローラ１７と同じものである。

図２により、液晶プロジェクター４０の動作を説明する。すなわち図２を、液晶プロジェクター４０のタイミングチャートとみなす。図２（ａ）はＦＬＣパネル４３、図２（ｂ）はＦＬＣパネル４４の表示状態を示している。図２において期間Ｒ１＋等、フレーム期間Ａ０～３、フィールドＢ１～６は、プロジェクター１０における期間等と同じである。

フレーム期間Ａ１の最初のフィールドＢ１において、ＦＬＣパネル４３に第１画像を構成する赤画像が表示されたら、赤色発光するＬＥＤ４１ｒを点灯させる。この赤色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｐ波となっている。また、フィールドＢ１において、ＦＬＣパネル４４には第０画像を構成する青画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｂ０－）。

第２番目のフィールドＢ２において、ＦＬＣパネル４４に第１画像を構成する緑画像が表示されたら、緑色発光するＬＥＤ４１ｇを点灯させる。この緑色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｓ波となっている。また、フィールドＢ２において、ＦＬＣパネル４３には第１画像を構成する赤画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｒ１－）。

第３番目のフィールドＢ３において、ＦＬＣパネル４３に第１画像を構成する青画像が表示されたら、青色発光するＬＥＤ４１ｂを点灯させる。この青色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｐ波となっている。また、フィールドＢ３において、ＦＬＣパネル４４には、第１画像を構成する緑画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｇ１－）。

フレーム期間Ａ２の最初のフィールドＢ４において、ＦＬＣパネル４４に第２画像を構成する赤画像が表示されたら、赤色発光するＬＥＤ４１ｇを点灯させる。この赤色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｓ波となっている。また、フィールドＢ４において、ＦＬＣパネル４３には、第１画像を構成する青画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｂ１－）。

フィールドＢ５において、ＦＬＣパネル４３に第２画像を構成する緑画像が表示されたら、緑色発光するＬＥＤ４１ｇを点灯させる。この緑色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｐ波となっている。また、フィールドＢ５において、ＦＬＣパネル４４には第２画像を構成する赤画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｒ２－）。

最後のフィールドＢ６において、ＦＬＣパネル４４に第２像を構成する青画像が表示されたら、青色発光するＬＥＤ４１ｂを点灯させる。この青色発光は、ＦＬＣパネル４９から出射するときｓ波となっている。また、フィールドＢ６において、ＦＬＣパネル４３には、第２画像を構成する緑画像の逆極性電圧が印加されている（期間Ｇ２－）。

以上のように液晶プロジェクター４０は、図１に示した液晶プロジェクター１０に比べ、ｓ－ｐ変換を可能とする偏光板４８及びＦＬＣパネル４９を用いたことにより、光学系を簡単化できた。また、液晶プロジェクター４０は、液晶プロジェクター１０と同様に、ＦＬＣパネル４３、４４を透過型にすることができる。この場合、ＲＧＢ光源をＦＬＣパネル４３、４４の背面に配置すればよい。ＦＬＣパネル４３、４４の背面に配置したＲＧＢ光源は、それぞれｐ波、ｓ波を出射する。また、液晶プロジェクター４０は、液晶プロジェクター１０と同様に、立体視に適した投影も可能である。

１０、４０…液晶プロジェクター、
１１、２１…ＲＧＢ光源（第１、２光源）、
１１ｒ、１１ｂ、１１ｇ…ＬＥＤ（第１、２，３発光素子）、
１２、２２、４２…反射鏡、
１３、２３、４５…ビームスプリッター（第１、２、３ビームスプリッター）、
１４、４３…ＦＬＣパネル（第１強誘電性液晶パネル）、
１５…ハーフミラー、
１６、４６…投影レンズ、
１７、４７…コントローラ、
２１ｒ、２１ｂ、２１ｇ…ＬＥＤ（第１、２、３発光素子）、
２４、４４…ＦＬＣパネル（第２強誘電性液晶パネル）、
４１…ＲＧＢ光源（光源）、
４１ｒ、４１ｂ、４１ｇ…ＬＥＤ（第１、２、３発光素子）、
４８…偏光板、
４９…ＦＬＣパネル（第３強誘電性液晶パネル）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…光線、
Ｒｎ＋…第ｎフレームの赤画像（第１色画像）を投影する期間、
Ｇｎ＋…第ｎフレームの緑画像（第３色画像）を投影する期間、
Ｂｎ＋…第ｎフレームの青画像（第２色画像）を投影する期間、
Ｒｎ－…第ｎフレームの赤画像表示に対し交流駆動の条件を満足させるための期間、
Ｇｎ－…第ｎフレームの緑画像表示に対し交流駆動の条件を満足させるための期間、
Ｂｎ－…第ｎフレームの青画像表示に対し交流駆動の条件を満足させるための期間、
Ａ１、Ａ２…フレーム期間、
Ｂ１～６…フィールド。

Claims (1)

1. 液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する光源とを備え、フィールドシーケンシャルカラー方式により画像を投影する液晶プロジェクターにおいて、
   前記液晶パネルは、第１強誘電性液晶パネル及び第２強誘電性液晶パネルを含み、
   前記光源は、第１、第２及び第３色でそれぞれ発光する第１、第２及び第３発光素子を含み、
   １つの画像と他の１つの画像を連続して投影するとき、前記１つの画像を投影する期間では、前記第１、第２及び第３色に基づいて前記１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像を投影する３つの投影期間が連続し、
   前記他の１つの画像を再構成する期間では、前記第１、第２及び第３色に基づいて前記他の１つの画像を分解して得た第１、第２及び第３色画像を投影する３つの投影期間が連続し、
   前記１つの画像を投影する期間と前記他の１つの画像を投影する期間を合わせた期間では、前記第１強誘電性液晶パネルは、投影のため、前記６つの投影期間のうち３つの投影期間で、前記１つの画像を分解して得た前記第１、第２及び第３色画像並びに前記他の１つの画像を分解して得た前記第１、第２及び第３色画像のうち３つの画像を表示し、
   前記第２強誘電性液晶パネルは、投影のため、残りの３つの投影期間で残りの３つの画像を表示し、
   前記光源は、前記第１強誘電性液晶パネルを照明する第１光源及び前記第２強誘電性液晶パネルを照明する第２光源を含み、
   前記第１強誘電性液晶パネル及び前記第２強誘電性液晶パネルは、反射型であり、
   前記第１強誘電性液晶パネルの前方に、前記第１光源から出射された一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第１ビームスプリッターが配置され、且つ、前記第２強誘電性液晶パネルの前方に、前記第２光源から出射された他方の偏光成分を反射し、
   一方の偏光成分を透過させる第２ビームスプリッターが配置され、
   前記第１ビームスプリッターに対して前記第１強誘電性液晶パネルと前記第１光源とが直交する配置をとり、且つ、前記第２ビームスプリッターに対して前記第２強誘電性液晶パネルと前記第２光源とが直交する配置をとり、
   前記第１ビームスプリッターの光出射面及び前記第２ビームスプリッターの光出射面と対向する位置に、前記第１ビームスプリッターから出射された他方の偏光成分を反射し、
   前記第２ビームスプリッターから出射された一方の偏光成分を透過させる第３ビームスプリッターが配置され、
   前記第３ビームスプリッターに対して前記第１ビームスプリッターと前記第２ビームスプリッターとが直交する配置をとる、
   ことを特徴とする液晶プロジェクター。
   

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