JPH04108279A - 投写型表示装置 - 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 本発明はライトバルブに形成された光学像に光を照射し
、光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写す
る投写型表示装置に関するものである。

従来の技術 大画面映像を得るために、ライトバルブに映像信号に応
した光学像を形成し、その光学像に光を照射し、投写レ
ンズにより光学像をスクリーン上に拡大投写する方法が
従来よりよく知られている。

最近では、ライトバルブとして液晶パネルを用いる方法
が注目されている（例えば、特開昭５８−１５０９３７
号公報など）。

この種の投写型表示装置の基本構成の従来例を第７図に
示す、光源１はランプ１１がら放射される光が凹面鏡１
２と集光レンズ１３により平行に近い光番二変換され熟
１ａ吸収フィルタ１４を透過した後、可視光だけが出射
する。光源１から出る光束は液晶パネル３を透過して投
写レンズ４に入射する。液晶パネル３は入射側偏光板１
５と液晶セル１６と出射側偏光板１７とで構成され、映
像信号に応じて液晶セル１６の各画素の複屈折性または
旋光性が変化し、この変化は入射側偏光板１５と出射側
偏光板１７により透過率の変化に変換される。透過率の
変化として形成された光学像は投写レンズ４によりスク
リーン５上に拡大投写される。

第７図に示したような投写型表示装置は、光源１を強く
すれば光出力が大きくなり、液晶セル１６の画素数を増
やせば投写画像の解像度が向上するので、液晶パネル３
を小型にしても高解像度で光出力の大きい投写型表示装
置を実現しやすい。

ところで第７図に示した構成で、光が照射される液晶パ
ネル３の表示領域が横長若しくは縦長の長方形のとき、
光源ｌの集光レンズ１３の外形が円である理由から照射
する光束の断面形状は円であり、このため液晶パネル３
の表示領域は光束の中に完全に含まれていなければなら
ず、従って光束周辺部に生じる利用できない光の割合が
大きくなる０例えば第６図に示すように、近年注目され
ているハイビジョン方式の場合液晶パネル３の縦横比が
９＝１６であり現行放送方式に比べ照射する光束の液晶
パネル３に対する面積光利用効率が低くなる。すなわち
同図中斜線部の光は利用できない。

この問題に対し第４図に示した特開昭６１−９０５８４
号公報に記載の構成や第５図に示した特開昭６３−１８
２９８７号公報に記載の構成では、偏光ビームスプリン
ター２で分離したＰ、　　Ｓ偏光のどちらか一方の偏光
面を９０”だけ回転させて他方と同一偏光成分に変換し
た後、ライトバルブ３に二つの光束を照射するようにし
て光利用効率を向上するための提案をしている。

なお、第４図、第５図おいて、３１は光源、３２はビー
ムスプリンター、３３はライトバルブ、３４はλ／２光
学位相板である。

発明が解決しようとする課題 第４図に示す構成の場合、ライトバルブ３３に入射する
光束の条件が一定の光路長および入射角では、光利用効
率の改善が達成され得るが、二つの光束が互いに斜交し
てライトバルブ３３に入射するため光路長の条件次第で
は重なり合う部分のほうが多くなって、はぼ一つの光束
でライトバルブ３３に入射するときと同じようになり、
ハイビジテン方式などのように使われるライトバルブの
表示領域が横長若しくは縦長の長方形の場合に利用でき
ない光の割合が大きくなり、照射する光束のライトバル
ブ３３の表示領域に対する面積光利用効率が低くなると
いう問題がある。

また、第５図に示す構成の場合、一方の光束がミラーで
反射される前にλ／２光学位相板３４を設置し、二つの
光束が平ｉテに出射されるため互いに交わる部分がない
ままライトバルブ３３へ照射し、ライトバルブ３３上の
中央にλ／２光学位相板３４のぼけた像が生じるという
問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、ライトバル
ブの表示領域が横長著しくは縦長の長方形の場合でも光
路長の条件に応じてライトバルブの表示領域に対して光
の隙間が生じることなく、光利用効率の高い投写型表示
装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 本発明の投写型表示装置は、光源と、光束分割手段と、
ライトバルブと、投写し／ズとを備え、前記光源から出
る光束は前記光束分割手段により二つに分割されると共
に、前記光束分割手段は前記二つに分割された各々の光
束の一部が前記ライトバルブ上で互いに重なり合い、か
つ前記ライトバルブの表示領域全域を完全に照射するよ
うに配置され、前記ライトバルブに形成された光学像が
前記投写レンズによりスクリーン上に投写されるように
したものである。

また本発明の投写型表示装置は、光源と、光束分割手段
と、色分解光学系と、ライトバルブと、投写レンズとを
備え、前記光源かり出る光束は前記光束分割手段により
二つに分割されたあと、前記色分解光学系により更に赤
、青、緑の三色の色成分に分解され、前記光束分割手段
は前記赤、青。

緑三色の色成分それぞれの二つの光束が三つの前記ライ
トバルブ上でそれぞれ互いに一部重なり合い、かつ前記
ライトバルブの表示領域全域を完全に照射するように配
置され、前記ライトバルブに形成された光学像が前記投
写レンズに、よりスクリーン上に合成投写されるように
したものでちる。

作用 上記構成によれば、横長若しくは縦長の長方形のライト
バルブの表示領域を正方形に近い二つの領域に分割し、
この分割された各々の光束の一部がライトバルブ上で互
いに重なり合うように光束分割手段を配置しているので
、ライトバルブの表示領域上で二つの光束間に隙間が牛
しることなく、一つの光束を照射するときに比べ光束断
面半径を小さくでき、光路長の条件に応して光束同辺部
に生じる利用できない光の割合を小さくして、光利用効
率の高い投写型表示装置を提供することができる。

実施例 第１図に本発明の一寞施例における投写型表示装置の構
成を示す、なお、Ｉは光源、２はビームスプリッタ−１
３は液晶パネル、４は投写レンズ、５はスクリーンであ
る。

なお本実施例では、光源１のランプ１１はキセノンラン
プを、液晶パネル３は表示領域が３インチ（縦の長さ３
７．７ｍ、横の長さ６６．２鱈、Ｎ横比’９１５．８）
のものを使用している。

光ｆｉｔはランプ１１．凹面鏡１２．集光レンズ１３、
干渉フィルタ１４で構成され、ランプ１１から出る光は
凹面鏡１２と集光レンズ１３により緩い収束光に変換さ
れ、干渉フィルタ１４により赤外線と紫外線とが除去さ
れて可視光だけが出射する。光ｓ１から出る光束はビー
ムスプリンター２で二分割された後、液晶パネル３を通
過して投写レンズ４に入射する。液晶パネル３に形成さ
れた光学像は投写レンズ４によりスクリーン５上に拡大
投写される。

ビームスプリンター２に入射する光束は、ハーフミラ−
面１８で光量比ｌ：ｌに分離され、第１の光束は直進し
、第２の光束は更にミラー面１９によって第１の光束と
互いＬこ光束の中心が次第に近づきながら進行するよう
に反射される。液晶パネル３面上で第１の光束と第２の
光束は一部交わり、表示領域全域を完全に照射するよう
にする。

液晶パネル３面では表示領域の縦横比が９：１５．８で
あり、二つの光束の中心はそれぞれ表示領域の縦横比を
９＝７．９に三等分した領域（縦３７．７■、横３３．
Ｎｗ）の中心を通る様にしている。このとき、ビームス
プリンター２のミラー面１９は、ミラー面１９への第２
の光束の入射角をθとすると、 ２θ−ｔａｎ（（ｃ／（ａ−ｂ）ｌ　　−・ｉｌ）とな
る条件で設置される。なお、ａはハーフミラ−面１８と
ミラー面１９の間の光路長、ｂは液晶パネル３上での二
つの光束の中心間距離、Ｃばミラー面１９と液晶パネル
３入射面の間の光路長である。ここで距離ａはミラー面
１９が、ハーフミラ−面１８へ入射する直前の光束及び
、ハーフミラ−面１８が、ミラー面１９から反射されて
出射する光束をそれぞれ干渉しないような長さをとる。

本実施例ではａが５６鵬、ｂが３３．１閣１　Ｃが１０
０閣であり、θは（１１式により３８．６°になるよう
にミラー面１９を設置した。

このとき、液晶パネル３には第２図のように光束が照射
され、光束の液晶パネル３表示ＨＭに対する面積光利用
率は、散乱や吸収など他の条件を無視した理想条件とし
てみたとき、 面積光利用効率− （液晶パネル３の表示領域の面積 ＋光束円の交わり部の面積） 光束円の面積 として計算上次式のようになる。なお、第６図。

第７図に示した従来例を比較例１とした。

η、−ｘｙ／πＲ，２・・・・・・（２）η、−（ｘｙ
＋ｚＲ２”　・４ｔａｎ（（ｘ／ｙ）／３６０°−ｘｙ
　／　４　）　／　２　ｔ　Ｒ２２＝３ｘｙ／８ｘＲ２
２＋ｔａｎ”（ｘ／ｙ）／１８０°　　　　　　　　　
　・・・・・・（３）ここで、η、は比較例１の面積光
利用効率、η２は本実施例の面積光利用効率、Ｘは液晶
パネル３表示領域の樅の長さ、ｙは液晶パネル３表示領
域の横の長さ、Ｒ１は比較例１の液晶パネル３表示領域
上での光束断面半径、Ｒ２は本実施例の液晶パネル３の
表示領域上での光束断面半径である。

Ｘが３７．７ｍ、ｙが６６．２ｍ、　Ｒ，が３Ｂ、１ｍ
（１，５インチ）、Ｒ２が２５．２１であり、従って計
算上ではη、−５４．４％、η２−８１．１％となり本
実施例による光利用効率は約１．５倍向上する。

実測値として光源１より出射する直後の光の照度に対す
る投写レンズ４に入射する直前の光の照度の比率を測定
のうえ１夏した結果、比較例１が４７．４％、本実施例
が７０．２％となり比較例１に対して光利用効率は１．
４８倍向上した。

第３図に液晶パネルを赤用、緑用、青用と３枚用いる本
発明の投写型表示装置の構成を示す、１は光源、２はビ
ームスプリッタ−１６は色分解光学系、３は液晶パネル
、７は色合成光学系、４は投写レンズ、５はスクリーン
である。光源１．ビームスプリッタ−２，液晶パネル３
．投写レンズ４、スクリーン５　ハーフミラ−面１８．
ミラー面１９は、第１の実施例と同一のものを用いてい
る。

光ａｔから出る光束はビームスプリッタ−２で分割され
た後、更に色分解光学系６により赤緑、青の色成分に分
割される。ビームスプリッタ−２に入射した光束は、互
いの中心が次第に近づいて進行する二つの光束に分離さ
れる０色分解光学系６は、赤緑反射ダイクロインクミラ
ー２０、緑反射ダイクロイックミラー２１．平面ミラー
２２により構成され、ビームスプリンター２から出射さ
れた二つの光束を赤、緑、青の原色光に分解する。二つ
ずつの各原色光束はそれぞれ三つの液晶パネル３を透過
し、色合成光学系７で合成された後投写レンズ４に入射
する０色合成光学系７は緑反射グイクロインクミラー２
３．緑青反射ダイクロインクミラー２４．平面ミラー２
５により構成される。３枚の液晶パネル３に形成される
光学像は投写レンズ４によりスクリーン５上に拡大投写
される。

なお本実施例においては、ミラー面１９と液晶パネル３
入射面の間の光路長Ｃが３００−となるように液晶バぶ
ル３を設置したので、（１）式よりθが４２．８′にな
るようにミラー面１９を設！した。

また、本実施例について第１の実施例と同様に、一つの
光束で液晶パネル３に照射する構成を比較例２として比
べた結果、測定による面積光利用効率は比較例２が４２
．０％、本実施例が６２６％となり、比較例２に対して
光利用効率は１．４９倍向上した。

なお、本実施例ではビームスプリッタ−はフィルタータ
イプのものを用いているが、ハーフミラ−面と、分割さ
れた二つの光束の中心が次第に近づきながら進行するよ
うに施された。ミラー面とを備えているものであれば、
プリズム・タイプのものなどでも差支えない。

また、第１図７第３図に示した構成では、ライトバルブ
として液晶パネルを用いた例を示したが、電気光学結晶
など映像信号に応して光学的特性の変化として光学像を
形成できるものならライトバルブとして用いることがで
きる。

ライトバルブの表示Ｈ埴において、二つの光束の重なり
合う部分のみが特に明るくなりスクリーン上での照度の
均一性が極度に損なわれる場合には、ビームスプリンタ
ーの！１［後に遮蔽板を設け、分割された二つの光束の
少なくとも・一方の一部を遮蔽するようにしてｔ）良い
や 発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、光束分割手段
によって分割されたｒつの光束がライト／）′シブ上で
互いに一部重なり合い、横長若しくは縦長の長方形のラ
イトバルブの表示領域を正方形に近い二つの領域に分割
したそれぞれの中心に対してそれぞれの光束の中心が一
致し、互いの光束の一部が重なり合いかつ→１′１−バ
ルブの表示開城全域を完全に照射するので、二つの光束
間に隙間を生じさせることなく光重周辺部に生じる利用
できない光の割合を小さくでき、光利用効率の高い投写
型表示装置を徒供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の投写型表示装置の構成
図、第２図は本発明の実施例における入射光束と液晶パ
ネルの間係を示す図、第３図は本発明の第２の実施例の
構成図、第４図、第５図。 第７図は従来の投写型表示装置の構成図、第６図は従来
の投写型表示装置の入射光束と液晶パネルの関係を示す
図である。 ｌ・・・・・・光源、２・〜・・・・ヒ′−ムスブリッ
ター　３・・・・・液晶パネル、４・・・・・投写レン
ズ、５・・・スクリーン、６・・・・・・色分解光字系
、７・−・・・色合成光！？系。 代理人の氏名　弁理士・ノ＼鍜治明　ほか２名−一一一
７ 第２図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、光束分割手段と、ライトバルブと、投写
   レンズとを備え、前記光源から出る光束は前記光束分割
   手段により二つに分割されると共に、前記光束分割手段
   は前記二つに分割された各々の光束の一部が前記ライト
   バルブ上で互いに重なり合い、かつ前記ライトバルブの
   表示領域全域を完全に照射するように配置され、前記ラ
   イトバルブに形成された光学像が前記投写レンズにより
   スクリーン上に投写されるようにした投写型表示装置。
2. （２）光源と、光束分割手段と、色分解光学系と、ライ
   トバルブと、投写レンズとを備え、前記光源から出る光
   束は前記光束分割手段により二つに分割されたあと、前
   記色分解光学系により赤、青、緑の三色の色成分に分解
   され、前記光束分割手段は前記赤、青、緑三色の色成分
   それぞれの二つの光束が三つの前記ライトバルブ上でそ
   れぞれ互いに一部重なり合い、かつ前記ライトバルブの
   表示領域全域を完全に照射するように配置され、前記ラ
   イトバルブに形成された光学像が前記投写レンズにより
   スクリーン上に合成投写されるようにした投写型表示装
   置。
3. （３）ライトバルブは、液晶パネルであることを特徴と
   する請求項（１）または請求項（２）記載の投写型表示
   装置。
4. （４）光束分割手段により分割された二つの光束の中心
   は、ライトバルブの表示領域の辺の長さをｘ、ｙ（ｘ＜
   ｙ）とし、前記ライトバルブの表示領域をｘ×（ｙ／２
   ）で２等分した２つの領域の中心とそれぞれ一致するよ
   うにしたことを特徴とする請求項（１）または請求項（
   ２）記載の投写型表示装置。
5. （５）ライトバルブの表示領域の縦横比が９：１６であ
   ることを特徴とする請求項（１）または請求項（２）記
   載の投写型表示装置。
6. （６）分割された二つの光束の少なくとも一方の一部を
   遮蔽したことを特徴とする請求項（１）または請求項（
   ２）記載の投写型表示装置。