JPH0372332A - 投写型カラー表示装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、複数枚の像形成用ライトバルブを用いた投写
型カラー表示装置にかがるりのであり、特に、その投影
画像の色ムラ補正に関するものである。

［従来の技術］ 所定の光源からの光を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）の三原色に分離するとともに、これらの６光を
Ｒ，Ｇ、Ｂ用の各液晶ライトバルブ（液晶パネル）に入
射して画像を形成し、更にＲ，Ｇ。

Ｂ各画像を合成して投影する投写型カラー表示装置（液
晶プロジェクタ）としては、種々のものが提案されてお
り、また実用化もされている。

従来のかかる投写型カラー表示装置としては。

例えば、第１０図又は第１１図に示すものがある。最初
に第１０図の従来例から説明すると、ハロゲンランプな
どの光源ｌＯから放射された光は、まずフィルタ１２に
よって赤外線がカットされる。これによって、光源１０
からの熱が前面に伝わりにくくなるようになっている。

フィルタ１２を透過した光は、青色グイクロイックミラ
ー１４に入射し、ここで青色光が分離される０分離され
た青色光は、反射鏡１６によって反射され、青色用液晶
ライトバルブ１８に入射する。そして、ここで、青色の
映像が形成される。

次に、青色グイクロイックミラー１４を透過した光は、
緑色グイクロイックミラー２０に入射し、ここで緑色光
が分離される。分離された緑色光は、緑色用液晶ライト
バルブ２２に入射し、ここで緑色の映像が形成される。

次に、緑色グイクロイックミラー２０を透過した赤色光
は１反射１１２４．２６によって順に反射され、赤色用
液晶ライトバルブ２８に入射する。

そして、ここで赤色の映像が形成される。

次に、液晶ライトバルブ１８．２２．２８によって各々
形成されたＢ、Ｇ、Ｈの各映像は、色合成用グイクロイ
ックプリズム３０によって合成され、合成されたカラー
映像は、投写レンズ３２によってスクリーン３４に写し
出される。

次に、第１１図に示す従来例について説明する。この従
来例は、特開昭６２−１２５７９１号公報に開示されて
いるものである。同図において、リフレクタ３６付きの
ハロゲンランプ３８から放射された光は、コンデンサレ
ンズ４０によってコリメートされ、平行光がグイクロイ
ックミラー４２に入射する。このグイクロイックミラー
４２で、入射光がＲ，Ｇ、Ｂの三原色の光に分離される
。

これらの分離光のうち、赤色光は、反射鏡４４．４６に
よって順に反射され、赤色用液晶ライトバルブ４８に入
射する６そして、ここで赤色の映像が形成される０次に
、緑色光は、直接緑色用液晶ライトバルブ５０に入射し
、ここで緑色の映像が形成される。また、青色光は、反
射鏡５２．５４によって順に反射され、青色用液晶ライ
トバルブ５６に入射する。そして、ここで青色の映像が
形成される。

次に、液晶ライトバルブ４８．５０．５６によって各々
形成されたＲ、Ｇ、Ｂの各映像は１色合成用グイクロイ
ックプリズム５８によって合成され、合成されたカラー
映像は、投写レンズ６０によってスクリーン６２に写し
出される。

このような液晶プロジェクタは、テレビジョンなどのＣ
ＲＴプロジェクタと比較して、（１）光学部品を含めて
もユニットの小型軽量化が実現できる。

（２）スクリーンサイズが自由に選べる。

（３）マトリクス方式のカラーフィルタによって鮮明な
カラー画像が得られる。

（４）強力な光源が使用できるので、高輝度の画像が得
られる。

ｆ５１ｃＲＴタイプに比べて低価格化が図れる。

などの特長を有する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、以上のような従来の投写型カラー表示装置で
は、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色の光の光路長について、次のような
関係がある。なお、ダイクロイックミラー及び反射鏡の
各間は等間隔とする。

まず、第１０図の従来例では、青色グイクロイックミラ
ー１４から液晶ライトバルブ１８゜２２．２８間で、６
光の光路が異なる。Ｂ、Ｇの光については、青色グイク
ロイックミラー１４を反射ないし透過した後、反射鏡１
６または緑色グイクロイックミラー２０のいずれかで一
度反射されて液晶ライトバルブ１８．２２に入射するよ
うになっており、両者の光路長はほぼ等しい、これに対
し、Ｈの光は、緑色グイクロイックミラー２０を透過し
た後、更に２枚の反射鏡２４゜２６に反射されて液晶ラ
イトバルブ２８に入射する、従って、Ｒ，Ｇ、Ｂ６光の
光路長間には、Ｂ＝Ｇ、Ｂ＜Ｒ，Ｇ＜Ｒ の関係がある。

次に、第１１図の従来例では、コンデンサレンズ４０か
ら液晶ライトバルブ４８，５０．５６間で、６光の光路
が異なる。Ｒ，Ｈの光については、グイクロイックミラ
ー４２で色分離された後、いずれら２枚の反射鏡による
反射を受けて液晶ライトバルブ４８．５６に各々入射す
るようになっており、両者の光路長は等しい、これに対
し、Ｇの光は、グイクロイックミラー４２を透過した後
、直接液晶ライトバルブ５０に入射する。

従って、Ｒ，Ｇ、Ｂ６光の光路長間には、Ｒ＝Ｂ、Ｒ＞
Ｇ、Ｂ＞Ｇ の関係がある。

次に、光源から出力された光の輝度分布について考察し
てみる。光源から出力された光に対しては、リフレクタ
などを用いてできる限り平行光線に近づけており、その
輝度分布が光路長によって変化しないように工夫されて
いる。しかし、完全に平行光線化することができないた
め、現実には光路長によって輝度分布が異なることにな
る。

例えば、光源からの距離が近いところでは、リフレクタ
を用いて平行光線に近づけてち、第１２図（Ａｌ　に示
すグラフＬａのように中心部が明るく周辺部が暗い輝度
分布となる。これに対し、光源からの距離が離れると、
周囲の壁などによる乱反射によって光束の平行度が向上
して、同図ｆＢ）に示すグラフＬｂのように比較的均一
な輝度分布となる。

なお、光源やりフレフタの構成によっては、以上の関係
が逆になり、光源に近いところで均一な輝度分布となり
、光源から離れたところで中心部が明るく周辺部が暗い
輝度分布となることもある。

従って、上述したように、Ｒ，Ｇ、Ｂの各光間で光路差
があると、投影される画像の輝度分布は、同図ｆｃｌ　
に示すようにＬａ、Ｌｂとが合成されたものとなる。

例えば、第１０図の従来例においては、グラフＬａｆＪ
ｉＧ、Ｂの光の輝度分布となり、グラフＬｂがＲの光の
輝度分布となる。このため、投影画像の周辺部ではＲの
光がＧ、Ｂの光よりも強くなり、中央部では逆にＧ、Ｈ
の光がＲの光よりも強くなる。従って、画像の中央部及
び周辺部で色ムラが生ずることになる。

また、第１１図の従来例では、グラフＬａがＧの光の輝
度分布となり、グラフＬｂがＲ，Ｂの光の輝度分布とな
る。このため、投影画像の周辺部ではＲ，Ｂの光がＧの
光よりも強くなり、中央部では逆にＧの光がＲ，Ｈの光
よりも強くなる。

従って、同様に画像の中央部及び周辺部で色ムラが生ず
ることになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、光源から
ライトバルブに至るまでの６光の光路長の違いに伴なう
輝度分布の不均一によって生ずる画像の色ムラを良好に
防止することができる投写型カラー表示装置を提供する
ことを、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の一つは、所定の光源から放射された光を必要な
原色光に分離するとともに、各画像形成手段に各々入射
して各原色光の画像を形成し、その後これらの画像を合
成して投写する投写型カラー表示装置において、前記分
離された原色光のうちの画像の中央部に相当する部分の
光量を増大する凸レンズ部と９画像の周辺部に相当する
部分の光量を低減する凹レンズ部とを有する第１の補正
光学素子を、分離された各原色光の輝度分布を考慮して
、少なくとも一つの原色光の光路上に配置したことを特
徴とするものである。

他の発明は、前記分離された原色光のうちの画像の中央
部に相当する部分の光量を低減する凹レンズ部と１画像
の周辺部に相当する部分の光量を増大する凸レンズ部と
を有する第２の補正光学素子を、分離された各原色光の
輝度分布を考慮して、少なくとも一つの原色光の光路上
に配置したことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の一つによれば、他と比較して画像中央部の輝度
が低く周辺部の輝度が高い原色光の光路上に、中央に凸
レンズ部１周辺に凹レンズ部を有する第１の補正光学素
子が配置される。

他の発明によれば、他と比較して画像中央部の輝度が高
く周辺部の輝度が低い原色光の光路上に、中央に凹しン
ズ部１周辺に凸レンズ部を有する第２の補正光学素子が
配置される。

これらの補正光学素子によって、該当する原色光の輝度
分布が他の原色光の輝度分布に均一化され、これらの原
色光を用いた画像の合成によって色ムラのない画像の投
写が行なわれる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、添付図面を参明しなが
ら説明する。なお、上述した従来例と同一の構成部分に
は、同一の符号を用いることとする。

〈第１実施例〉 最初に、第１図〜第４図を参照しながら、本発明の第１
実施例について説明する。この実施例は、上述した第１
Ｏ図の従来例に本発明を適用したちのである。第１図は
第１実施例の側面図、第２図はその主要部の斜視図であ
る。

これらの図において、光源１０の光放射側には、赤外線
カット用のフィルタ１２が配置されている。このフィル
タ１２の光透過側には、青色グイクロイックミラー１４
が設けられており、この青色グイクロイックミラー１４
の光反射側であって青色用液晶ライトバルブ１８の入射
側には、反射鏡１６が配置されている６ 次に、青色グイクロイックミラー１４の光透過側には、
緑色ダイクロイックミラー２０が設けられている。この
緑色ダイクロイックミラー２０の光反射側には、緑色用
液晶ライトバルブ２２が配置されており、緑色ダイクロ
イックミラー２０の光透過側には、反射鏡２４．２６を
介して赤色用液晶ライトバルブ２８が配置されている。

各液晶ライトバルブ１８．２２．２８は、色合成用グイ
クロイックプリズム３０の入射側に各々配置されており
、その合成画像出力側には、投写レンズ３２．スクリー
ン３４が各々配置されている。

次に、反射［２４，２６間であって、赤色光の光路上に
は、補正レンズ１００が設けられている。

この補正レンズ１００は、第３図に拡大して示すように
、画像中央部の赤色光の光量を増大して輝度を高める凸
レンズ部１００Ａと、画像周辺部の赤色光の光量を抑制
して輝度を低下させる凹レンズ部ＩＱＯＢとを各々有し
ている。

次に、上記第１実施例の全体的作用について、第４図を
参照しながら説明する。ハロゲンランプなどの光源１０
から放射された光は、フィルタ１２によって赤外線がカ
ットされる。これによって、光源１０からの熱が前面に
伝わりにくくなる。

フィルタ１２を透過した光は、青色グイクロイックミラ
ー１４に入射し、ここで青色光が分離される０分離され
た青色光は、反射鏡１６によって反射され、青色用液晶
ライトバルブ１８に入射する。そして、ここで、青色の
映像が形成される。

次に、青色グイクロイックミラー１４を透過した光は、
緑色ダイクロイックミラー２０に入射し、ここで緑色光
が分離される１分離された緑色光は、緑色用液晶ライト
バルブ２２に入射する。

ここで、緑色の映像が形成される。

次に、緑色ダイクロイックミラー２０を透過した赤色光
は、反射！２４．２６によって順に反射され、赤色用液
晶ライトバルブ２８に入射する。

このとき、赤色光は、まず補正レンズ１００の凸レンズ
部１００Ａによってその画像中央部の光量が増大され（
第４図（Ａ）矢印Ｆｌ参照）、凹レンズ部１００Ｂによ
ってその画像周辺部の光量が低減される（同図矢印Ｆ２
．ｔ’３参照）、すなわち、赤色光の分布は、第４図（
ＡｌのグラフＬｌがら同図（Ｂ）のグラフＬ２に変化し
、この分布の赤色光に基づいて、赤色用液晶ライトバル
ブ２８で赤色の映像が形成される。

次に、液晶ライトバルブ１８．２２．２８によって各々
形成されたＢ、Ｇ、Ｈの各映像は、色合成用グイクロイ
ックプリズム３０によって合成され、合成されたカラー
映像は、投写レンズ３２によってスクリーン３４に写し
出される。

第４図ｆｃｌに示すように、青色、緑色の画像の輝度分
布はグラフＬ３で表わされる。また、赤色の画像の輝度
分布は、上述したようにグラフＬ２で表わされる。これ
らを比較すれば明らかなように、輝度分布は画像中央部
１周辺部のいずれにおいてら良好に近似するようになる
。従って、スクリーン３４上における輝度分布の不均一
による色ムラは、画像全体にわたって効果的に低減され
ることになる。

なお、同図にΔＬで示すように、Ｒ，Ｇ、Ｈの各画像の
輝度分布間に全体的なレベル差（明るさの相違）がある
ような場合には、液晶ライトバルブ１８，２２．２８に
印加されている駆動用電圧を制御調整することでレベル
補正可能である。これによって、液晶ライトバルブ１８
．２２゜２８の透過後の輝度分布を良好に一致させる（
あるいは適当な明るさの比とする）ことができる。

く第２実施例〉 次に、第５図〜第７図を参照しながら、本発明の第２実
施例について説明する。なお、上述した実施例と同様の
構成部分には、同一の符号を用いることにする。

第６図において、青色ダイクロツクミラー１４と反射鏡
１６との間であって青色光の光路上には補正レンズ２０
０が設けられており、緑色グイクロックミラー２０と液
晶ライトバルブ２２との間であって緑色光の光路上には
補正レンズ２０２が設けられている。これらの補正レン
ズ２００．２０２は、第６図に拡大して示すように、画
像中央部の青ないし緑色光の光量を低減して輝度を低下
させる凹レンズ部２００Ａと、画像周辺部の青ないし緑
色光の光量を増大して輝度を高める凸レンズ部２００Ｂ
とを各々有している。

次に、第７図を参照しながら１以上のように構成された
第２実施例の動作について説明する。まず、赤色光につ
いては、同図（Ａｌに示すグラフト４の輝度分布のまま
で液晶ライトバルブ２８に対する入射が行なわれる。

これに対し、青色光、緑色光については、補正レンズ２
００．２０２の凹レンズ部２００Ａの作用によって画像
中央部における光量が低減されるとともに（同図（Ｂ）
矢印Ｆ４１照）、凸レンズ部２００Ｂの作用によって画
像周辺部における光量が増大される（同図（Ｂ）矢印Ｆ
５．Ｆ６参照）、これによって、青及び緑光の輝度分布
は５同図ＩＢ）のグラフＬ５からＬ６となり、同図ｆＡ
ｌ　に示す赤色光の分布と良好に対応するようになる。

以上のように、この第３実施例によれば、青及び緑色光
について光量の調節が行なわれて色ムラが低減される。

く第３実施例〉 次に、第８図を参照しながら本発明の第３実施例につい
て説明する。この第３実施例は、第１１図の従来例に本
発明を適用したちので、前記第１実施例に対応するもの
である。第８図に示すように、反射鏡４４．４６間であ
って赤色光の光路上、及び反射鏡５２．５４間であって
青色光の光路上には、第３図に示した補正レンズ１００
が各々設けられている。

この実施例によれば、緑色光よりも光路長が大きい赤色
光及び青色光に対して、第４図（Ａｌに示した第１実施
例と同様の光量調整が行なわれる。

これによって、Ｒ，Ｇ、Ｂ６光の輝度分布の均一化が図
られる。

〈第４実施例〉 次に、第９図を参照しながら本発明の第４実施例につい
て説明する。この第４実施例は、前記第２実施例に対応
するものである。同図に示すように、ダイクロイックミ
ラー４２と液晶ライトバルブ５０との間であって緑色光
の光路上には、第６図に示した補正レンズ２００が設け
られている。

この実施例によれば、光路長が大きい赤色光及び青色光
に対しては、何ら光量調整が行なわれることなく、その
まま液晶ライトバルブ４８゜５６に対する入射が行なわ
れる。しかし、光路長が小さい緑色光に対しては第７図
に示した光１１調整が行なわれる。これによって、Ｒ，
Ｇ、Ｂ多光の輝度分布の均一化が図られる。

く他の実施例〉 なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない、各色光の光路長は、ダイクロイックミラーなどの
光学素子の配置によって変化するので、いずれの光路に
どのような光量調整手段を設けるかは、その光量分布に
応じて適宜設定される。また、上述したように、光源と
りフレフタの構成によっては各色の輝度分布が逆となり
、光源に近いところでは画像全体でフラットな分布とな
り、光源から遠いところでは画像中央で輝度が高くなる
分布となる場合もある。

いずれにしてち、画像中央部の輝度が低く周辺部の輝度
が高い色光の光路中には第３図に示した補正レンズを配
置し、画像中央部の輝度が高く周辺部の輝度が低い色光
の光路中には第６図に示した補正レンズを配置すること
によって、最終的にスクリーン上で各色光の輝度分布が
均一化されればよい。

また、場合によっては、Ｒ，Ｇ、Ｂの各光路長が各々相
違するような場合も考えられる。このときには、光路長
の相違に対応して各補正レンズの光学特性を調整するよ
うにする。

更に、各色光の光路中に設けられている反射鏡などの光
学素子による輝度分布への影響なども考慮して、透過光
量調整部材などの光量調整特性を決定するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各色光の光路長
差等によって生ずる輝度分布差を、凸レンズ部、凹レン
ズ部を各々有する補正レンズ素子を用いて調整すること
としたので、各色光の輝度分布が均一化されて合成画像
の色ムラが良好に低減されるという効果がある。。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例の構成を示す側面図、第２
図は前記実施例の主要部の斜視図、第３図は前記第１実
施例における補正レンズの作用を示す説明図、第４図は
第１実施例の作用を示すグラフ、第５図は第２実施例の
構成を示す側面図、第６図は第２実施例における補正レ
ンズの作用を示す説明図、第７図は前記第２実施例の作
用を示すグラフ、第８図は第３実施例を示す側面図、第
９図は第４実施例を示す側面図、第１Ｏ図および第１１
図は各々従来装置を示す側面図、第１２図は光路長差に
よって生ずる各色光の輝度分布を示すグラフである。 １０・・・光源、１２・・・フィルタ、１４・・・青色
グイクロイックミラー、１６．２４．２６．４４゜４６
．５２．５４・・・反射鏡、１８，２２．２８゜４８．
５０．５６−・・液晶ライトバルブ（画像形成手段）、
３２．６０・・・投写レンズ、３４．６２・・・スクリ
ーン、１００，２００．２０２・・・補正レンズ（補正
光学素子）　、　１００Ａ、２００Ｂ・・・凸レンズ部
、１００Ｂ、２００Ａ・・・凹レンズ部。 第 ３ 図 第 図 ｉｔ、ｖ＾ ００Ｂ 第 図 第 ８ 閃 第 図 ｕ 第 ０ 図 第 １ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の光源から放射された光を必要な原色光に分
   離するとともに、各画像形成手段に各々入射して各原色
   光の画像を形成し、その後これらの画像を合成して投写
   する投写型カラー表示装置において、 前記分離された原色光のうちの画像の中央部に相当する
   部分の光量を増大する凸レンズ部と、画像の周辺部に相
   当する部分の光量を低減する凹レンズ部とを有する第１
   の補正光学素子を、分離された各原色光の輝度分布を考
   慮して、少なくとも一つの原色光の光路上に配置したこ
   とを特徴とする投写型カラー表示装置。
2. （２）所定の光源から放射された光を必要な原色光に分
   離するとともに、各画像形成手段に各々入射して各原色
   光の画像を形成し、その後これらの画像を合成して投写
   する投写型カラー表示装置において、 前記分離された原色光のうちの画像の中央部に相当する
   部分の光量を低減する凹レンズ部と、画像の周辺部に相
   当する部分の光量を増大する凸レンズ部とを有する第２
   の補正光学素子を、分離された各原色光の輝度分布を考
   慮して、少なくとも一つの原色光の光路上に配置したこ
   とを特徴とする投写型カラー表示装置。