JPH04195030A

JPH04195030A - プロジェクタ

Info

Publication number: JPH04195030A
Application number: JP2322778A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Fukuda; 京平福田; Masayasu Eto; 江渡　正容; Kozo Sato; 剛三佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-07-15

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、液晶パネルあるいは投写管上の像を拡大する
液晶プロジェクタあるいは投写管プロジェクタにおいて
薄形セットを実現する光学配置に関する。

〔・従来の技術〕

１９８９年テレビジョン学会全国大会発表Ｎｏ４−６「
高解像度ａ−ｓｉ　　ＴＦＴＣＣＤを用いたリア方式投
写形ＴＶＪに記載の従来例を第２図に示す。

１はダイクロイックミラー、２は液晶、３は投写レンズ
、４はスクリーン、５，６は光路折返し用の鏡である。

光源からの白色光をダイクロイックミラーにより、赤、
青、緑の３色に分解し、各色の光はそれぞれの液晶を通
過し、投写レンズによって、スクリーン上に拡大投写さ
れる。スクリーン上では、３色の光が合成されるためカ
ラー像が再生される。本セントはスクリーン対角が１０
１６ｍ１０ｌ６インチ）でありながら、奥行き４０８ｍ
ｍという薄形セットを実現している。現在実用化されて
いる投写管プロジェクタが５００ｍｍ以上であるのに対
し、約１００ｍｍ以上の薄形となっている。このような
薄形セットを実現することができた理由は、（１）短写
投距離レンズの実現一般の写投管プロジェクタは、明るくするための大口径
、すなわちＦ値が１．０〜１．２という小さな値のレン
ズを用いているため、余り投写距離を短くすることがで
きない。しかし液晶プロジェクタでは、発光部の小さな
光源を用いるため光の発散角を小さくでき、投写レンズ
もＦ値が２．５程度と大きくても集光することができる
。

その分設計の自由度は短投写距離化に振向けることがで
きる。

（２）投写レンズと光源間隔を短くできる。またこの間
に光路折返し用鏡を配置することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術において、より一層の薄形化を実
現すること離しい。例えば、小さな液晶を用い、レンズ
、光源間の距離を短くしても、セットの奥ゆきは、ｔｆ
ｔ５の頬部Ａの位置が決まり、それ程薄形とはならない
。またレンズとスクリーン間の距離すなわち投写距離を
短くしても、２枚の鏡の配置構成が実現できないものと
なってしまう、この問題を回避するためには、レンズ、
スクリーン間の鏡を１枚とすることが考えられる。この
検討結果については、後で詳述するが、ある程度は、薄
形化を実現できるが限界がある。

本発明の目的は、レンズ、スクリーン間に鏡を１枚配置
し、また、レンズ、スクリーンの相対位置を限定するこ
とにより、薄形セットを実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために以下の手段を用いている。

（１）第１図に示すように、スクリーン４の中心に到達
する光はスクリーンに垂直に投写されるのではなく、下
方から投写される構成となっている。特にスクリーンの
最下端においても光は垂直ないし下方から投写される。

（２）スクリーン中央で、光が垂直投写される通常投写
方式からに比べて、セットを薄形化するためには、レン
ズ先端からスクリーンまでの光学距離りとスクリーンの
対角長りとの間に、の関係を満足するレンズを用いる。

（３）スクリーン中心への光の斜めの投写を容易とする
ために、液晶パネル上の像を台形とし、レンズの光軸と
液晶パネルの法線方法とを互いに傾け、またスクリーン
上の上部７及び下部８での光学倍率を互いに異ならせる
ことによって、スクリーン上で矩形像が再生できる構成
とすることにより、（１）で述べた投写方式を実現する
。

（，４）Ｈ，）で述へた光学系を実現するために、スク
リーンを構成する透明シートの内、少なくとも１枚はリ
ニアプリズムシート、あるいはリニアフレネルシートを
用いる。

（５）（１）で述へた光学系においてより一層の薄形化
を実現するために、光源と液晶パネルの間に少なくとも
１枚の光路折返し用の鏡を配置する。

〔作用〕

以下図を用いて本発明の詳細な説明する。

第３図は、光路折返し鏡を設けないときの投写光学系を
示す。

光源９からの光が液晶パネル２に照射され、投写レンズ
２３によって、拡大投写し、スクリーン上４に結像させ
る構成となっている。投写レンズの中心軸がスクリーン
下端を通る水平面よりも下に位置することに特徴がある
。このような光学系において、投写レンズとスクリーン
の間に鏡１０を設けると光学配置は第１図のようになる
。一方、投写レンズの中心軸とスクリーンの中心軸とが
ほぼ一致ある通常の光学系での光学配置は、第４図のよ
うになる。第１図と第４図において、一般に投写距離が
短くなるとセットは薄形化できる。第５図に、（１）第
４図の構成（ケースＩ）、（２）スクリーン下端を含む
水平面に投写レンズが位置する光学系において、第１図
と同様の配置とした構成（ケースｎ）、（３）スクリー
ン下端を含む水平面よりも、さらに４０＋＋＋ｍ下方に
投写レンズが位置する光学系において、第１図と同様の
配置とした構成（ケース■）の３種の場合について、投
写距離（Ｑ）とセットの奥ゆきの関係を求めた。なお、
スクリーンの対角長は１００インチ”２５４０ｍｍとし
た。

一般に投写距離を短くするとセット奥ゆきは短縮できる
。しかしケースＩの場合には、投写距離が約１２００ｍ
ｍ以下では、光学系が成立しなくなる。

したがって、投写距離が約１２００ｍｍのときの奥ゆき
７７０ｍｍが、このケースにおける最短奥ゆきどなる。

ケース■ではケースＩよりも奥ゆきを低減でき、例えば
ケースＩにおける最短奥ゆき７７０１１１１１を実現す
るには、投写距離を約１６００ｍｍ、またスクリーンの
対角長Ｄ　＝　２５４０ｍｍで割った相対投写距離Ｑ／
Ｄを０．６３とする必要がある。このケースＨの場合に
は、投写距離をさらに短くすると、セットの奥ゆきを一
層短縮ができる。しかし、投写距離が約６００ｍｍ以下
となるとやはり光学系が成立しなくなり、そのときの奥
ゆきは約４００ｍｍである。またケース■ではより一層
の薄形化であり、約３００ｍｍの奥ゆきを実現できる可
能性がある。

しかし、以上の光学系を実現するに際し以下の問題が発
生する。

（１）スクリーン上に光を下方から投写する構成となっ
ているため、スクリーン上の像が台形状に歪む。この対
策のために、（ｉ）投写レンズの中心軸と、液晶パネル
中心の法線方向を、平行にずらした構成とする。すなわ
ちスクリーン面。

液晶面、投写レンズ中心軸と直角な面を互いに平行に保
ちながら、ずらした構成とする、（云）スクリーン状の
台形歪を補正するために、液晶パネル上の像を台形状と
する。

（２）スクリーンでの集光が難しい。透過型スクリーン
の作用の一つとして、投写レンズからの光を、第６図に
示すように観視側で集光する必要がある。この集光作用
を得るのに、従来はスクリーンの構成として、フレネル
シートを用いてきた。また従来一般に、スクリーン中心
での投写光が垂直でない場合には、スクリーンの幾何学
的な中心とフレネルレンズの中心とを互いにずらした構
成としてきた。本発明に示す１例えば第１図の構成では
スクリーン上部の光は、屈折角がかなり大きくなる。す
なわち、この部分のフレネル角を大きくするか、あるい
は屈折率の材料でフレネルシートを構成しなければなら
ない。どちらも限界がある。本発明では、この集光作用
を行うのに、スクリーンの構成の一部として第７図に示
すリニアプリズムシート１１、あるいは第８図に示すリ
ニアフレネルシート１２を用いてる点に特徴がある。

また本発明では、液晶パネルの最良コントラストになる
方向と光の方向を合わせている。一般に液晶パルネには
指向性があり、その方向の光に対して最良コントラスト
が得られる。しかし、一般には液晶プロジェクタの場合
、液晶パネルへの光の入射方向は一定でなく。位置によ
って異なっている。そこで、液晶パネル自体、あるいは
外部からの駆動回路を最適化し、液晶パネル上の各点で
の光の方向に対応して、各パネル上の位置で最良コント
ラストが得られるようにすることによって、画面全面に
わたって良好なコントラスト性能を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第９図により説明する。

光源からの白色光は、ダイクロイックミラー１により、
赤、青、緑の３色に分解される。この３色の光は、それ
ぞれに対応した３枚の液晶２に照射される。液晶を通過
した各色光はそれぞれに対応するレンズによって拡大投
写されスクリーン上に結像する。スクリーン上では３色
の光が合成されるためカラー像を再現できる。第１０図
に鏡１０を除いたときの光学系を示す。レンズの中心軸
は、スクリーン下部を含む平面よりも下に位置する点に
特徴がある。光源、ダイクロインクミラーを通過、ある
いは反射した光は、液晶面に斜め方向に入射する構成と
なっている。その結果、投写レンズでの集光率を向上な
いしは容易にしている。また液晶は入射する光の方向に
よって、コントラストが変化する。第１０図の実施例で
は、この光線の液晶の入射方向と最大コントラスト方向
が一致する構成になっており、スクリーン上では最良コ
ントラスト性能が得られる。

このように液晶面に斜めに光を照射するには、■第１１
図に示すようにランプ１１に設けられた凹面＠１２をθ
だけ傾ける。■第１２図に示すようにランプ１１と凹面
鏡１２を互いに偏心させる。■鏡、あるいはダイクロイ
ンクミラー１３を第１３図に示すように４５°からずら
して設置する等により実現できる。

第１４図に他の実施例を示す。

第１１図の構成と大きく異なる点は、第１１図では３本
の投写レンズが設けられていたのに対し、本図では投写
レンズが１本となっている。光源から発した白色光は、
ダイクロイックミラー１により、３色に分解され、それ
ぞれの液晶パネル２に入射するが、その後各色の光は、
１３に示すダイクロイックミラー、あるいはダイクロイ
ックプリズムによって合成され、その後投写レンズによ
って拡大投写され、スクリーン上に合成される。

他の実施例を第１５図を用いて説明する。

本図において、投写レンズ３とスクリーン４の間に鏡を
捜入することによって、第１図と類似の光学系が実現で
きる。本図の特徴は、スクリーン面、液晶面、レンズの
中心軸と直角な面が互いに平行になっていない点にある
。そのためスクリーンの上部７と下部８で光学系の倍率
が異なっている。したがって通常では、スクリーン上の
像に台形歪が生じるが、これを補正するために、液晶パ
ネル状の像を台形としている。第１５図の構成では、第
１１図の場合に較べてレンズ口径を小さくできるという
特徴がある。

本発明に用いるスクリーンの実施例を第１６図を用いて
説明する。スクリーンは１４．１５．１１の３枚の透明
シートから成っている。リニアプリズムシート１１が設
けられている点に特徴がある。このシートの観視側から
見たときの平面図は第１７図のようになっている。この
リニアプリズムシートは下方から来た方を水平方向に修
正する機能を有する。

光はその後、フレネルレンズシート１５により集光され
、拡散シート１４によって拡散される。このシートは内
部に拡散剤が入っており、それによって光を拡散する働
きを有する。またこの拡散シートは、光を水平方向、す
なわち紙面に垂直な面でより広い範囲に拡散させるため
、水平断面は第１８図に示すようにレンチキュラー状の
溝が切られている。Ｂ部には外光の反射によるコントラ
スト劣化を防ぐために黒塗装が施されている。

第１９図に本発明に用いる他の構成のスクリーンを示す
。本実施例ではスクリーンは、１４．１６．１２の３枚
の透明シートから成っている。リニアフレネルシート１
２が設けられているのが特徴である。

このシートの観視側から見たときの平面図は第２０図の
ようになっている。このシートは、各プリズムの傾角各
δが、上部から下部に移るに従い、しだいに小さくなっ
ていることに特徴がある。このシートは、紙面を含む平
面内の光を集光する働きを有する。紙面に垂直な面での
光を集光するために、リニアフレネルシート１６が設け
られている。

このシートの水平断面は第２１図に示す形状となってい
る。拡散シート１４は第１６図に示す拡散シート１４と
同じである。

〔発明の効果〕

本発明により、従来例に比べて、３０〜５０％薄形化す
ることが可能であり、またスクリーンで十分に集光でき
るので、画面の隅々まで明るい再生像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第９図、第１４図は本発明の実施例の光学配置
構成の縦断面図、第３図、第７図、第８図。第１５図は本発明の詳細な説明するための構成図、第５
図は投写距離とセット奥ゆきの関係を示す図、第１０図
乃至第１３図は本発明の実施例のうち特に集光光学系構
成図の縦断面図、第１６図乃至第２１図は本発明の実施
例のうち特にスクリーン構成を示す図、第２図、第４図
は従来の構成図、第６図は本発明の詳細な説明する図で
ある。２・・・液晶パネル、　　　３・・・投写レンズ、４・
・スクリーン、　　　　５，６，１．０・・鏡、９・・
・ランプ、　　　　　　１．１・・・ランプ、１２・・
・凹面鏡、１７・・リニアプリズムシート、１８・・リニアフレネルシート。第　１　記輩　２　図隼　３　図＄、４　団＄　５　図＄　２　図尊　７　図尊　ヲ　図葛１２　図＄　７３図亮　１４　　回葛　／乙　図第　７８図纂　７９図第　２０固第　２ｆ　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、液晶パネルの背後から光を照射し、液晶パネル上の
像をレンズによって拡大投影し、その投影像の結像位置
に透明体のスクリーンを配置し、また該スクリーンと投
写レンズの間に１枚あるいは２枚以上の鏡を設け、スク
リーン上の像を投写側と反対方向から観視する背面投写
形液晶プロジェクタあるいは背面投写形投写管プロジェ
クタにおいて、上記光路折返し用の鏡を除去したときのレンズ位置は、
その中心軸がスクリーン下端を通る水平面よりも下に位
置あることを特徴とする液晶あるいは投写管プロジェク
タ。２、請求項１記載のプロジェクタにおいて、レンズ先端
からスクリーンまでの距離Ｌとスクリーンの対角方向の
長さＤとの間に、以下の関係を有することを特徴とする
液晶あるいは投写管プロジェクタ。ｌ／Ｄ＜０．６３３、スクリーン上の上部に対応する倍率と下部に対応す
る倍率を異ならせ、液晶パネルあるいは投写管上の像を
台形状とし、得られるスクリーン上の像が矩形となる構
成にしたことを特徴とする液晶あるいは投写管プロジェ
クタ。４、請求項１または３において、これに用いるスクリーンとして、少なくともリニアプリ
ズムシートあるいはリニアフレネルシートを含む構成と
なっていることを特徴とする液晶あるいは投写管プロジ
ェクタ。５、請求項１または３において、光源と液晶パネルの間に少なくとも１枚の光路折返し用
鏡を配置したことを特徴とするプロジェクタ。６、液晶パネルの背後から光を照射し、液晶パネル上の
像をレンズによって拡大投影し、その投影像の結像位置
に透明板のスクリーンを配置し、また該スクリーンと投
写レンズの間に１枚あるいは２枚以上の鏡を設け、スク
リーン上の像を投写側と反対方向から観視する背面投写
形液晶プロジェクタあるいは背面投写形投写管プロジェ
クにおいて、スクリーン最下端において、投写レンズから投写される
光は、垂直ないし下方向から投写されることを特徴とす
る液晶あるいは投写管プロジェクタ。