JPH02160208A - 液晶投影表示装置 - Google Patents

液晶投影表示装置

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JPH02160208A JP63315635A JP31563588A JPH02160208A JP H02160208 A JPH02160208 A JP H02160208A JP 63315635 A JP63315635 A JP 63315635A JP 31563588 A JP31563588 A JP 31563588A JP H02160208 A JPH02160208 A JP H02160208A
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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】 「技術分野」 本発明は、複数の液晶パネルによる色分解像を合つして
拡大投影することにより画像を得る液晶投影表示装置に
関する。
「従来技術およびその問題点」 この種の液晶投影表示装置は、Ｒ（Ｒｅｄ）　、Ｇ（Ｇ
ｒｅｅｎ）　、Ｂ　（Ｂｌｕｅ）の３色の色分解情報を
与える３枚の液晶パネルに、それぞれＲ，Ｇ、Ｂの照明
光を与え、これらを合成して投影レンズで拡大投影する
ことにより、カラー画像を得る液晶カラープロジェクタ
として一般に知られている。
第４図は従来のこの種の液晶カラープロジェクタのうち
、光線の分離および合成のためにダイクロイックプリズ
ムおよびミラーを用いた装置の概念図である。直方体を
なすダイクロイックプリズム１１の３面の入射面には、
Ｒ，Ｇ、Ｂ用の液晶パネル１２．１３．１４が位置し、
残りの１面の出射面に投影レンズ１５が位置している。
液晶パネル１２．１３および１４の入射側にはそれぞれ
、光軸と４５°をなすＲ反射ダイクロイックミラ１２　
ａ　ｓ　Ｇ反射ダイクロイックミラー１３ａ、およびＢ
反射ダイクロイックミラー１４ａが配設され、これらに
照明光線が入射する。照明光線は、白色光源１６の光を
コリメートレンズ（コンデンサレンズ）１７により平行
光線としたもので、この平行光線がＢ反射ダイクロイッ
クミラー１４ａ、全反射ミラー１８、Ｇ反射グイクロイ
ックミラー１３ａ、全反射ミラー１９およびＲ反射ダイ
クロイックミラー１２ａの順に与えられる。
またダイクロイックプリズムｌｌ内には、光軸に対しそ
れぞれ４５°をなし互いに直角をなすＢ反射膜１１ａお
よびＲ反射膜１１ｂが設けられている。この両反射膜１
１ａおよびｌｌｂは、Ｇ光を透過する。
この液晶カラープロジェクタは従って、液晶パネル１２
．１３および１４をその色情報に基づいてスイッチング
し、これを白色光源１６およびコリメートレンズ１７に
よる平行光線で照明すると、液晶パネル１２を透過した
Ｒ光、液晶パネル１３を透過したＧ光、および液晶パネ
ル１４を透過したＢ光が、ダイクロイックプリズム１１
に入射する。そしてこの各入射光は、該プリズム内のＢ
反射膜１１ａおよびＲ反射膜１１ｂを介して合成され（
重ね合わされ）、この合成画像が出射面から出射し、投
影レンズ１５を介してスクリーン２０上に拡大投影され
る。２２は投影レンズ１５の絞を示す。
この液晶プロジェクタでは、ダイクロイックミラーおよ
びプリズムの性能を最高に発揮するため、照明光として
平行光を用いており、投影レンズ１５は入射角の差によ
る色シェーデイングを避けるためテレセントリックレン
ズが一般に用いられる。
ところがダイクロイックプリズム右よびダイクロイック
ミラーを用いたこの従来の液晶プロジェクタは、実際に
製造して試験すると、スクリーン２０上の画像のコント
ラストが低いという問題点があることが判明した。
本発明者らは、従来装置におけるこのコントラスト低下
の原因を研究した結果、ダイクロイックプリズム１１を
用いた液晶プロジェクタでは、ダイクロイックプリズム
１１．液晶パネル１２．１３および１４の外面がいずれ
も平行平面からなるため、その表面反射によりコントラ
ストが低下することを見出した。第５図はその原因を説
明するための図で、液晶パネル１２（１３，１４）上の
Ａ点から出た光束（実線）の上光線をａｌ、下光線をａ
２としたとき、ダイクロイックプリズム１１の出射面（
スクリーン２０側の端面）でのａ２の反射光（破！りは
、液晶パネル１２上のＢ点に至り再び反射する。グイク
ロイックスリズム１１を通過し投影レンズ１５および絞
２２を経た光束は、Ａｏのようにスクリーン２０に至る
。一方液晶バネル１２上のＢ点から出た別の光束（−点
鎖線）の上光線ｂ１と下光線す、は、破線と同じ光路な
通り、Ｂｏのようにスクリーン２０に至る。すなわち図
では説明上、破線と一点鎖線を別々に描いているが、テ
レセントリック光学系では両者が重なることは明らかで
ある。このため、破線で示す反射光線がゴーストを生じ
させ、コントラストを低下させる。
このコントラストの低下は、以上のように表面反射で起
こるから、ダイクロイックプリズム１１および液晶パネ
ル１２に反射防止膜を施すことにより理論的には防止で
きる。しかし完璧な反射防止膜は得られず、かつコスト
が高い。また、特開昭６２−２０８０１６号がＣＲＴに
よるカラープロジェクタに関して提案している技術を転
用し、ダイクロイックプリズム１１の出射面と投影レン
ズ１５の間に特定の屈折率の液体を介在させれば、この
コントラストの低下の問題はある程度解決される。
しかしこのように特定の屈折率の液体を空間に介在させ
るのは、装置構成の複雑化、コストの増大を招（。
「発明の目的」 本発明は、従って、光線の分離および合成にダイクロイ
ックプリズムを用いる液晶投影表示装置において、より
簡単な構成で、投影画像のコントラスト低下を抑制する
ことを目的とする。
「発明の概要」 本発明は、ダイクロイックプリズムから出た合成光線を
スクリーン上に結像させる投影レンズの一部を利用して
、コントラストの低下の防止を図るものである。
すなわち本発明は、画像合成のためのダイクロイックプ
リズムの少なくとも２面の入射面にそれぞれ対向させて
液晶パネルを配するとともに、出射面に対向させて投影
レンズを配し、各液晶パネルに与える照明光を、ダイク
ロイックプリズム内の反射膜を介して合成し、投影レン
ズを介してスクリーンに投影する液晶投影表示装置にお
いて、ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を
曲面から構成したことを特徴としている。
この曲面は、当然レンズ作用を持つから、投影レンズは
この曲面のレンズ作用を考慮して、つまりダイクロイッ
クプリズムの曲面を投影レンズの一部として設計する。
ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を曲面に
加工する代わりに、投影レンズのダイクロイックプリズ
ム側の端部のレンズを、ダイクロイックプリズムに接着
してもよい。ダイクロイックプリズムの曲面加工と比較
して、この方が実際的である。ダイクロイックプリズム
とこの接着レンズとは、接着面における反射をな（すた
め、同一の材質から構成することが望ましい。
ダイクロイックプリズムの上記曲面またはダイクロイッ
クプリズムに接着するレンズは、凹面または凹レンズが
好ましい、理論上は、凸面または凸レンズでも、表面反
射によるコントラスト低下の防止が可能であるが、凹面
または凹レンズの方が、同じ曲率半径を持つ凸面または
凸レンズと比較して効果的である。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１図は本
発明による液晶カラープロジェクタの実施例を示すもの
である。この図においては、第４図の従来装置に示した
、Ｒ，Ｇ、Ｂの各反射グイクロイックミラー１２ａ〜１
４ａ、白色光源１６〜全反射ミラー１９の要素の図示を
省略し、第４図と同一の要素には同一の符合を付してい
る。
テレセントリックレンズからなる投影レンズ１５は、こ
の実施例では、スクリーン２ｏ側より順に、正レンズの
第１群１５ａ、負レンズの第２群１５ｂ、接合レンズ群
１５ｃ、３枚の正レンズ群１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、お
よび負レンズ１５ｇからなっている。負レンズ１５ｇは
、ダイクロイックプリズム１１の出射面側を平面とし、
スクリーン２０側を凹面としだ平凹レンズからなってい
て、この負レンズ１５ｇがダイクロイックプリズム１１
に接着されている。この負レンズ１５ｇは、ダイクロイ
ックプリズム１１を形成する光学材料と同一の光学材料
から構成されている。
このようにダイクロイックプリズム１１のスクリーン２
０側の端面を曲面とすると、ダイクロイックプリズム１
１の表面反射によるゴーストの発生、およびコントラス
トの低下を防止することができる。第３図はその理由を
説明する図で、第５図に対応している。第３図と同様に
、液晶パネル１２（１３，１４）上のＡ点から出た光束
（実線）を考え、その上光線なａｌ、上光線をａ２とし
たとき、負レンズ１５ｇの凹面２１での反射光（破線）
は、液晶パネル１２上のＢ点に至り再び反射する。ダイ
クロイックプリズム１１を通過し投影レンズ１５および
絞２２を経た光束は、Ａｏのようにスクリーン２０に至
る。一方液晶バネル１２上のＢ点から出た別の光束（−
点鎖線）の上光１１ｂ＋と上光線ｂ２は、Ｂｏのように
スクリーン２０に至る。この−点鎖線で示す光束は、破
線の光束と同じ光路は通らない、つまりダイクロイック
プリズム１１の出射面が凹面２１からなっているために
、凹面２１において一点鎖線の光束と破線の光束とは方
向を異ならせる。よって破線で示す光束の一部は絞２２
によって遮られ、スクリーン２０には達しない。別言す
ると凹面２１は、そこにおける反射光の方向を拡散する
のに役立ち、スクリーン２０上に投影される像のゴース
トや、ゴーストに起因するコントラストの低下を防止す
るのに役立つ。
次の第１表は第１図に示した投影レンズ１５の具体例を
示すものである。また第２図は、この投影レンズ１５を
倍率−１５，５ｘで使用した場合の被写体（液晶パネル
１２）側における諸収差図である。この収差図によれば
、液晶カラープロジェクタとして十分な画質が得られる
。
第１表 ｆ　； ｒｌ； ｄｌ； ｎｌ　； ν　五 焦点距離 第ｉ面の曲率半径 第ｉ面と第ｉ＋１面の間隔 第ｉレンズの屈折率（ｄ線） ；第ｉレンズのアツベ数 ｆ＝１ｍｍ ｒ　　　＝　　　２．４４ｍｍ ｄ、　　＝０．０２５ ｒ、＝　　−１，２５ｍ＋ｎ ｄ、＝０．１４３ ｒ、＝　　−１，ｏｌｍｍ ｄユ　＝０．０４４ ｒ４　＝　　　１．０１ｍｍ ｄ４　＝０．２１９ ｒｓ　　＝　　−０，３８ｍｍ ｄ、　　＝０．０４０ ｒａ　　”　　−２，８９ｍｍ ｄｉ　　＝０．２０３ ｎ、　　＝１．８０５１８ ｎｔ　　；１．７４９５０ ｎｌ　　＝ｔ、ａｏｓｔｇ ｎ、　　＝１．６０３１１ シ、＝２５．４ νよ　＝３５．３ ｒｓ　　：２５．４ シ、＝６０．７ ｒ、　　＝　　−０，４７ｍｍ ｄ？　　＝０．００６ ｒｓ　　＝　　−３，５６ｍｍ ｄ、＝０．１９９　　　ｎｓ　　＝１．５１６３３　　
　ｖ　、＝６４．１ｒ、：　−０，７５ａ＋ｍ ｄ、＝０．００６ ｒ＋ｏ＝−３８，７ｍｍ ｄｌｏ”０．２０７　　０ａ　　：１．５１６３３　　
　Ｖ　ａ　　＝６４．１ｒｌｌ”　　−１，旧１１１ ｄ、、＝０．００６ ｒ＋ｚ＝　　２．２８ｍｍ ｄＢ”０．１７８　　　ｎｔ　　”１．５１６３３　　
　νｔ　　”６４．１ｒ＋ｚ”　　−２，２８ａ＋ｍ ｄ、、＝０．０８７ ｒ＋４”　　−４，５０ｍｎ＋ ｄ、４＝１．０５０　　　ｎａ　　＝１．５１６３３　
　１７ｓ　＝６４．１ｒ、、＝　　　Ｏ） 「発明の効果」 以上のように本発明の液晶投影表示装置によれば、ダイ
クロイックプリズムの投影レンズ側の出射面を曲面とし
、あるいはダイクロイックプリズムの出射面に、投影レ
ンズの構成レンズを接着するという簡単な構成で、ダイ
クロイックプリズムの表面反射に起因するコントラスト
の低下を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の液晶投影表示装置の実施例を示す光学
構成図、第２図は第１図の光学系の諸収差図、第３図は
本発明によるコントラストの低下防止効果を説明する光
路図、第４図は従来の液晶投影表示装置の光学構成図、
第５図は従来装置においてコントラストの低下が生じる
理由を説明する光路図である。 １１・・・ダイクロイックプリズム、１２．１３．１４
・・・液晶パネル、１５・・・投影レンズ、１６・・・
白色光源、１７・・・コリメートレンズ、２０・・・ス
クリーン、２１・・・凹面、２２・・・絞。 第１ 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）画像合成のためのダイクロイックプリズムの少な
    くとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パネルを
    配するとともに、出射面に対向させて投影レンズを配し
    、各液晶パネルに与える照明光を、ダイクロイックプリ
    ズム内の反射膜を介して合成し、上記投影レンズを介し
    てスクリーンに投影する液晶投影表示装置において、 上記ダイクロイックプリズムの投影レンズ側の端面を曲
    面から構成したことを特徴とする液晶投影表示装置。
  2. （２）請求項１において、曲面は凹面である液晶投影表
    示装置。
  3. （３）画像合成のためのダイクロイックプリズムの少な
    くとも２面の入射面にそれぞれ対向させて液晶パネルを
    配するとともに、出射面に対向させて投影レンズを配し
    、各液晶パネルに与える照明光を、ダイクロイックプリ
    ズム内の反射膜を介して合成し、上記投影レンズを介し
    てスクリーンに投影する液晶投影表示装置において、 上記投影レンズのダイクロイックプリズム側端部の構成
    レンズを、スクリーン側が曲面のレンズから構成し、こ
    のレンズをダイクロイックプリズムの出射面に接着した
    ことを特徴とする液晶投影表示装置。
  4. （４）請求項３において、ダイクロイックプリズムの出
    射面への接着レンズは、平凹レンズである液晶投影表示
    装置。
  5. （５）請求項３または４において、ダイクロイックプリ
    ズムと接着レンズは同一材質からなっている液晶投影表
    示装置。
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