JPH01314289A

JPH01314289A - ライトバルブ式映像投射装置及び光学装置

Info

Publication number: JPH01314289A
Application number: JP63147576A
Authority: JP
Inventors: Kichiji Tsuzuki; 都築　吉司
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1989-12-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的１（産業上の利用分野）この発明は、液晶等のライトバルブを用い、これを透過
した光をスクリーンに投射するライトバルブ式映像投射
装置とその光学装置に関する。

（従来の技術）液晶を用いたＴＶ受像機は、現在、ボケットサイズの小
形のものが商品化されているが、当然大画面化への期待
も高まってきている。液晶画面を大型化する場合、小形
液晶ＴＶ受像機に使われている技術をそのまま適用する
ことは、配線、走査方式客種々の製造上の問題がある。

このような状況の中で、透過形液晶によるライトバルブ
を透過した光をスクリーン上に拡大投射する液晶ビデオ
プロジェクタ−の開発が進められている。

第６図は従来のライトバルブ式映像投射１ｉ置の一例を
示す構成図である。即ら、第６図は、液晶ビデオブＯジ
ェクターを上方から見た平面図であり、６１は光源、６
２は光源６１からの光を平行光にする集光レンズ、６３
は白色光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）。

青（８）の３原色光に分割し、かつこれらを３つの異な
る方向に分光する分光プリズムであり、その他の例とし
てはダイクロツクミラーでも良い。

ここでは、分光プリズム６３の分光した光は、それぞれ
直進原色光ａと、これにそれぞれ直交する方向の原色光
す、ｃに分かれる。

６４は３方向からの光を合成する合成プリズムであり、
前記直進光ａはこの合成プリズム６４に直接入力し、更
に合成プリズム６４内を直進するようになっている。ま
た、原色光す、ｃは、それぞれミラー６５Ａ　、　６５
Ｂと６６Ａ　、　６６Ｂによって１８０°屈折されて合
成プリズム６４に入射している。但し、合成プリズム６
４の各入射面には、液晶によるライトバルブ６８．６８
．６８を取付ける。この液晶によるライトバルブ６８は
、各３原色映像信号によって液晶画素がシャッター動作
を行うことで、前記３原色光ａ、ｂ、ｃを像光線化する
ことができる。これにより、合成プリズム６４から出力
する合成光は、カラー映像を投射可能な像光線となる。

６９は投射レンズであり、前記合成プリズム６４からの
カラー像光線をスクリーン７０上に投射するようになっ
ている。

上記のような映像投射装置において、３原色光ａ、ｂ、
ｃ各々の光源６１から液晶ライトバルブ６８までの光路
長を考えると、ｂ、ｃの光は、ミラー６５＾、６５Ｂ及
び６６Ａ　、　６６Ｂによって反射して伝わるので、ａ
より長い距離を経てライトバルブ６８に達する。分光プ
リズム６３に関する３原色光の光路長は各々等しいので
、ミラー６５Ａ　、　６５Ｂ及び６６へ。

６６Ｂによる反射光路を通るふん、ｂ、ｃの光は、光源
６１から液晶ライトバルブ６８までの光路長がａの場合
より長くなる。

このように、３原色光間で光路長が異なると、第７図（
ａ）　、　（ｂ）に示すように、ライトバルブ６８に十
分な光を照射できなくなる。第７図（ａ）　、　（ｂ）
は、光源６１からある角度を持って出射する光を表わす
が、この場合、光源６１からの光ａは、（ａ）図に示す
ように、光路長ｒ１が短いために液晶ライトバルブ６８
のほぼ全体（径ｄｌ）に当るが、光す。

Ｃは、（ｂ）図に示すように、光路長ｒ２が、ｒｌより
長くなるので、液晶ライトバルブ６８にあたる径ｄ２が
（ａ）図のｄｌより拡がってしまう。このように光が拡
がってしまうと、液晶ライトバルブ６８にあたる光の母
が弱くなり、スクリーン７０上における各原色光の混合
比が不適正となり、良質な映像を投射することができな
い。こうした光路長、の差による画質の劣化を無くすた
めには、光路長ｒｌ＝ｒ２に設定すれば良いが、従来の
構成では、これを行うことは困難である。

（発明が解決しようとする課題）３原色光を合成して映像を投射する従来の映像投射装置
は、光源からの光を３原色光とも同一の光路長でライト
バルブに導くことができないため、ライトバルブを透過
する光のＭｌが他より少ない原色光が生じ、良質な画像
を投射することができないという問題があった。

また、集光レンズ６２からスクリーンまでの光学系が直
列に連結した形であるので、全長が長くなると共に、分
光レンズ６３に対する各ミラー６５Ａ。

６５Ｂ　、　６６Ａ　、　６６Ｂの配置等の組立て作業
の困難さがあった。

この発明は上記問題点を除去し、光の光路長差を無くし
良質な映像を投射するようにしたライトバルブ式影像投
射装置および光学装冒を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、光源からの光を１つの人（ト）面に入射し
３原色光に分解して出力する分光手段と、複数の入射光
を１つに合成して出射する合成手段と、前記分光手段に
よって分光した３原色光を前記合成手段の各入射面にそ
れぞれの光路長が等しくなるように導くライトガイド手
段と、このライトガイド手段の成す光路上に設は前記分
光手段からの３原色光にそれぞれ３原色映像信号に基づ
く像情報を与えるライトバルブ手段とを設け、３原色光
の光路長差を無くすようにしたことを特徴とする。

（作用）上記構成によれば、３原色光は、分光手段の各出射面よ
りそれぞれライトガイド手段を介して合成手段の入射面
に導かれ、３原色光における光源からライドバルブまで
の光路長をそれぞれ等しくすることができ、上記光路長
を所定値に選べば、光源からの光を無駄無くライトバル
ブに照射し、良質な映像を投射することができる。

また、上記３原色光の各光路長を等しくする光学装置を
一体構成するので、非常に組立て作業が容易となる。

（実施例）以下、この発明を図示の実施例によって説明する。

第１図はこの発明に係るライトバルブ式映像投射装置の
一実施例の構成を示す側面図であり、第２図は第１図の
矢印Ｘ方向から見た正面図である。

第１図、第２図において、１１は光源、１２は光源１１
からの光を集光する集光レンズ、１３は集光レンズから
の先人を１つの入射面より入射して、３原色光に分光し
た光を３つの出射面より出力する分光手段であり、分光
手段１３はダイクロツクミラー。

プリズム等の光学手段を用いる。

一点鎖線で示す１４ａ　、　１４ｂ　、　１４ｃ及び１
５ａ　、　１５ｂ　、　１５ｃはそれぞれミラーであり
、これらは２個一対となって、前記分光手段１３からの
各原色光を合成手段１６にそれぞれ導くライトガイド手
段を構成している。各ミラーは分光手段の側面に対し４
５°の角度を成し、各月のミラー１４ａと１５ａ　、　
１４ｂと１５ｂ　、　１４ｃと１５ｃの組は、互いに対
面しており、分光手段１３から分光した３原色光を等し
い距離を経て合成手段１６に導いている。

合成手段１６は、分光手段と同様の光学手段であって、
３つの入射面と１つの出射面を有して、各入射面に入射
した原色光を出射面より導出している。この際、各入射
面から出射面への光路長は、それぞれ等しい。なお、分
光手段の場合も、入射面から各出射面への光路長はそれ
ぞれ一致している。

また、実施例では、合成手段１６の各入射面に、それぞ
れ３原色映像信号によって駆動される液晶ライトバルブ
１７ａ　、　１７ｂ　、　１７ｃを貼設している。

これにより、合成手段１６の出射面より出力する光は、
３原色映像信号に基づく像情報を含むことになる。そし
て、合成手段１６の出射光Ｃは、投射レンズ１８介して
スクリーン１９に投射する。

第１図、第２図において、入射光Ａは分光手段１３によ
ってそれぞれＧ、Ｂ、Ｒの原色光に分光され、Ｇ原色光
は第１図のようにミラー１４ａ　、　１５ａによってガ
イドされ、Ｂ原色光はミラー１４ｂ　、　１５ｂによっ
てガイドされ、Ｒ原色光はミラー１４Ｃ２１５Ｃによっ
てガイドされる。

そして、ライトバルブ１７８〜１７ｃを介して光合成手
段１６に入射して合成光Ｃを出射する。

本実施例の動作を第３図、第４図を参照して分り易く説
明する。分光手段と光合成手段の構成、作用は第３図を
参照すれば最も理解しやすい。第３図ではミラーとライ
トバルブは省略し、各光路を矢印Ｒ，Ｇ、Ｂで示してい
る。また、第４図（ａ＞は分光手段１３の動作を示し、
第４図（ｂ）は合成手段１もの動作を示す説明図である
。

第３図に示すように、分光手段１３と合成手段１６は上
下に重ねた形となる。そして、入射光Ａが分光手段１３
の入射面１３ｘに入射すると、分光手段１３は、Ｇ原色
光を直進させ、Ｂ及びＲ原色光はＧと直交し、かつ互に
反対方向に曲げる。第４図（ａ）において、分光手段１
３０反射面２１は、Ｇ原色光を直進させ、８原色光を反
射させる特殊なコーティングがしてあり、反射面２２は
Ｇ原色光を直進させ、Ｒ原色光を反射する特殊なコーテ
ィングがしである。これにより、分光手段１３の出射面
１３ａからは、Ｇ原色光が出射し、出射面１３ｂからは
、Ｂ原色光が、出射面１３ＣからはＲ原色光がそれぞれ
出力することになる。

各出射面１３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｃからの光は、
それぞれミラ゛−１４ａ　、　１４ｂ　、　１４ｃによ
って、直角（上方）に曲げられ、合成手段１６側のミラ
ー１５ａ　、　１５ｂ　。

１５ｃに照射する。ミラー１５ａ　、　１５ｂ　、　１
５ｃは、それぞれの光を直角方向に反射するので、各原
色光は、合計１８０°曲げられて合成手段１６の各入射
面　１６ａ　、　１６ｂ　、　１６ｃに入射する。各入
射面１６ａ。

１６ｂ　、　１６ｃにはそれぞれＧ、Ｂ、Ｒ３原色映像
信号によってそれぞれ駆動される液晶ライトバルブ１７
ａ　、　１７ｂ　、　１７ｃが貼設しであるので、合成
手段１６の入射面１６ａ　、　１６ｂ　、　１６ｃには
、それぞれ３原色映像信号に基づく像情報を右する光が
入射することになる。

合成手段１６は、第４図（ｂ）に示すように、分光手段
１３における反射面２１．２２と同じ、コーティング２
３．２４が施しである。これにより、入射面１６ａに入
射したＧ原色光は直進して出射面１６×に達し、入射面
１６ｂに入射したＢ原色光は、直角に曲げられて出射面
１６Ｘに達し、入射面１６Ｃに入射したＲ原色光は、直
角に曲げられて出射面１６ｘに達する。

これより、合成手段１６の出射面１６ｘより、３原色光
の合成した像情報を有する合成光を出射する。

こうして、本実施例は、各液晶ライトバルブ１１ａ　、
　１７ｂ　、　１７ｃに、それぞれ等しい距離の光路を
伝達した３原色光が照射して、原色光の強弱の少ない映
像を投射することができる。

また、本実施例は、第６図の構成と比較し、光を折り曲
げてスクリーン１９に投ＤＩ　する構成となるので、ス
クリーン１９から光源１１までの全長を短くすることが
できる。

次に、この発明の他の実施例を説明する。第５図はこの
発明の他の実施例を示す構成図であり、本映像投射装置
に適する光学装置を提供するものである。

即ち、第５図に示す光学装置は、前述の分光手段１３．
光合成手段１６．ライトバルブ１７．ミラー１４゜１５
を一体化したものであり、正立方体を２つ川ねて４角柱
上の本体部プリズム５１を形成し、３角柱状のライトガ
イド部５２ａ　、　５２ｂ　、　５２ｃをそれぞれ一体
的に取付け、本体部５１は、下半分部が分光手段１３に
相当する光学系をなし、上半分が光合成手段１６に相当
する光学系を成している。各ライトガイド部５２ａ〜５
２ｃは上半分と下半分にまたがって一体に形成されてい
る。

そして、入射光Ａは下半分の入射面に入り、３方向に分
光し、３原色光となる。各３原色光は、ライトガイド部
５２ａ〜５２ｃの界面（上剥面）にて図の上方向に反射
され、かつ上剥面にて再び直交方向に反射され、本体部
５１の上半分に入り、合成光となって出射光Ｃを出りす
る。

第５図の一点鎖線で示す矢印Ｒは本体部５１の下半分（
分光手段１３）から分光した光Ｒが上半分（光合成手段
１６）へ至る曲折経路を示している。

他の分光Ｂ、Ｇも同様に曲折して導かれる。こうして、
第３図と同様の光路を形成できる。

尚、第５図の光学装置において、液晶ライトバルブ１７
ａ〜１７ｃは、ライトガイド部５２８〜５２ｃの光路上
に配置すれば良く、例えば各ガイド部５２ａ〜５２Ｃの
頂部にスリット５３ａ　、　５３ｂ・・・を形成し、こ
のスリット内にライトバルブ１７ａ〜１７ｃを挿入すれ
ば良い。このスリットは図示の位置に限らず光路上にあ
れば良いことは言うまでもない。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、各原色光の光路
長が同じになり光の強弱が生じず、良質な映像を投射す
ると共に、構成が簡素である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るライトバルブ式映像投射装置の
一実施例を示す構成図、第２図は第１図の実施例の正面
図、第３図、第４図は第１図の実施例の動作を説明する
ための説明図、第５図はこの発明の他の実施例を示す構
成図、第６図は従来の映像投射装置を示す構成図、第７
図は第６図の装置の動作を説明するための説明図である
。１１・・・光源、１２・・・集光レンズ、１３・・・分
光手段、１４ａ　、　１４ｂ　、　１４ｃ　、　１５ａ
　、　１５ｂ　、　１５ｃ　−・・ミラー（ライトガイ
ド手段）、１６・・・合成手段、１７ａ。１７ｂ　、　１７ｃ・・・液晶ライドバルブ、１８・・
・投射レンズ、１９・・・スクリーン、５２ａ　、　５
２ｂ　、　５２ｃ・・・ライトガイド部。代理人　　　弁理士　　　伊　藤　　進第２図第３図（ａ）第４図第６図ら８

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源からの光を１つの入射面に入射し、複数の出
射面より３原色光に分解した光を出力する分光手段と、複数の光を入射し１つに合成して出射する光合成手段と
、前記分光手段によつて分光した３原色光を前記光合成手
段の各入射面にそれぞれ光路長が等しくなるように導く
ライトガイド手段と、このライトガイド手段の成す光路上に設け、前記分光手
段からの３原色光にそれぞれ３原色映像信号に基づく像
情報を与えるライトバルブ手段とを具備し、前記合成手
段からの出射光をスクリーン上に投射するようにしたこ
とを特徴とするライトバルブ式映像投射装置。
（２）分光手段としての第１の正立方体プリズムと、光合成手段としての第２の正立方体プリズムとを一体結
合した光学手段であって、分光手段への光入射面と光合
成手段からの光出射面が同一平面上に位置するようにし
た光学手段と、前記入・出射面を成す平面以外の他の３面において第１
、第２のプリズムにまたがって一体に形成され、前記分
光手段からの各分光成分を前記光合成手段の各入射面に
光路長を等しく導くライトガイド手段と、前記ライトガイド手段を通る各光路上にそれぞれ挿入し
たライトバルブとを具備して成る光学装置。