JPH04352140A - 投写型画像表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドットマトリクス型の
液晶パネルを液晶ライトバルブとし、その画像をスクリ
ーンに拡大投影する投写型画像表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】大画面の表示装置としては、ビデオプロ
ジェクターがあり、この中には高輝度のＣＲＴを投写レ
ンズでスクリーン上に投影するタイプ、液晶パネルを液
晶ライトバルブとしてその画像を投影するタイプなどが
ある。近年は、液晶技術の進歩にともないセットサイズ
の小型、軽量化等が期待できる液晶を用いるものが注目
されている。図８に液晶パネルを液晶ライトバルブとす
る投写型画像表示装置の原理図を示し、この投写型画像
表示装置は、光源ランプ１、凹面反射鏡２、フィールド
レンズ３、液晶ライトバルブ４、投写レンズ５、スクリ
ーン６が順次直列に配置されている。光源１からの光は
凹面反射鏡２で集光され、フィールドレンズ３を通して
液晶ライトバルブ４に入射する。その液晶ライトバルブ
４は映像信号に応じ画素の透過率を制御し、その画像を
投写レンズ５によりスクリーン６に拡大投影する。

【０００３】液晶パネルを液晶ライトバルブとする投写
型画像表示装置で現在主流となっているのはドットマト
リクス型で、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式
のものが多く用いられている。ＴＦＴアクティブマトリ
クス方式の液晶パネルでは、各画素の表示電極以外の液
晶層では、透過率の制御が出来ない。また、ＴＦＴのチ
ャネル部に光が当たると光励起電流によりＴＦＴがオフ
時の漏れ電流が大きくなりオフ時の電圧保持率が不十分
となる。特に、ノーマリーホワイトモードの液晶パネル
では、表示電極以外の部分は光透過状態となるので充分
に遮光を行わないとコントラストを低下させることにな
る。したがって、充分なコントラストを得るためにはＴ
ＦＴの対極基板上にブラックマトリクスを形成し、ＴＦ
Ｔへの光の回り込みや表示電極以外からの光漏れの遮光
を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにドットマトリクス型の液晶パネルを液晶ライトバル
ブとする投写型画像表示装置では、液晶パネルの画素で
構成される画像を投写レンズでスクリーンに拡大投影す
るため、画素数が少なく、ブラックマトリクスの幅が比
較的広い場合、画素構造そのものがモザイクのようには
っきりと見え、画像を見たときの印象が悪くなる。

【０００５】液晶パネルの垂直方向の画素がライン毎に
位相が約９０゜ずれた斜方格子配列である場合では、垂
直方向のブラックマトリクスは、ライン毎に位相が約９
０゜ずれているので目立ちにくいが、水平方向に延びる
ブラックマトリクスは、横一直線につながって延びてい
るので特に目立ち易くなる。

【０００６】画素構造を目立たなくする方法としては、
投写レンズのフォーカスをブラックマトリクスが目立た
なくなるまでデフォーカスして投影することが考えられ
るが、投写画像全体がボケた印象となる。さらに、通常
、投写レンズは、軸上と軸外に対してＭＴＦのデフォー
カス特性が異なるため、画面全体で一様にブラックマト
リクスを目立たなくできず、例えば画面の中心付近では
液晶パネルの画素構造がボケても周辺では画素構造が余
りボケることなく残ったりする場合がある。

【０００７】本発明は上記課題に鑑み、ドットマトリク
ス型の液晶パネルを液晶ライトバルブとする高画質な投
写型画像表示装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の画像表示装置は、高輝度の光源とドットマト
リクス型の液晶パネルによる液晶ライトバルブと、その
画像をスクリーンに拡大投写する投写レンズを具備する
投写型画像表示装置において、前記投写レンズと液晶ラ
イトバルブの間に垂直方向にのみ回折を起こす位相型回
折格子を設けるよう構成するものである。

【０００９】本発明の画像表示装置は、高輝度の光源か
らの光を色分解手段により緑、青、赤の３色の色光に分
光し、それぞれの色光に応じた映像を表示する３枚のド
ットマトリクス型の液晶パネルを液晶ライトバルブとす
る画像表示部を通過させたあと、色合成手段により合成
し、カラー画像として前記投写レンズによりスクリーン
に拡大投影する投写型画像表示装置であって、前記色合
成手段と液晶ライトバルブの間に投写画像の垂直方向に
のみ回折を起こす位相型回折格子を設けるよう構成する
ものである。

【００１０】本発明の画像表示装置は、高輝度の光源か
らの光を色分解手段により緑、青、赤の３色の色光に分
光し、それぞれの色光に応じた映像を表示する３枚のド
ットマトリクス方式の液晶パネルを液晶ライトバルブと
する画像表示部を通過させたあと、色合成手段により合
成し、カラー画像として投写レンズによりスクリーンに
拡大投影する投写型画像表示装置であって、緑と赤の光
路において前記色合成手段と液晶ライトバルブの間に垂
直方向にのみ回折を起こす位相型回折格子を設けるよう
構成するものである。

【００１１】本発明の画像表示装置は、高輝度の光源と
ドットマトリクス型の液晶パネルによる液晶ライトバル
ブと、その画像をスクリーンに拡大投写する投写レンズ
を具備する投写型画像表示装置において、前記投写レン
ズと液晶ライトバルブの間に位相型回折格子を設けると
ともに、前記液晶ライトバルブへの表示画像を回路的に
輪郭強調を施す輪郭強調回路を設けるものである。

【００１２】

【作用】本発明は、前記構成によって上記問題点を解決
している。すなわち、投写レンズと液晶ライトバルブの
間に垂直方向のみに回折を起こす適切な位相型回折格子
を挿入すると、画素を通過してきた光線が位相型回折格
子により回折され、その±１次光、±２次光．．．が、
もともとの画素開口の像より垂直方向に少しシフトした
位置に結像するため、画素構造の垂直方向にのみ適度に
ボケた投写画像を生じさせ、水平方向のブラックマトリ
クスを目立たなくしている。

【００１３】そして、垂直方向にのみ回折を起こさせて
いるため、垂直方向に延びるブラックマトリクスは、ボ
ケずにある程度残っており、そのため、投写レンズのピ
ント調整時にある程度のフォーカス感を残したまま、水
平方向のブラックマトリクスを目立たなくし、画素構造
が気にならないようにできる。

【００１４】位相型回折格子により画像の垂直方向には
ボケを生じさせるため、１つの画素の投写像の輝度ピー
クは低下し、小面積の輝点などの表示では、輝き感が薄
れる可能性があるが、位相型回折格子により画像をボケ
させると同時に、その分、液晶ライトバルブの表示画像
を回路的に輪郭強調してやれば、シャープで輝き感のあ
る画像が得られる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施例にお
ける投写型画像表示装置の概略構成図であって、前記従
来例と同じものは同一番号を付してある。この投写型画
像表示装置は、光源ランプ１、凹面反射鏡２、フィール
ドレンズ３、液晶ライトバルブ４、投写レンズ５、スク
リーン６は従来例と同じであるが、液晶ライトバルブ４
と投写レンズ５との間に垂直方向にのみ回折を起こす位
相型回折格子７が配設されている点が相違している。

【００１６】図２（ａ）に位相型回折格子の概略斜視図
を示す。図２（ｂ）に示すように位相型回折格子７に入
射した光は、回折されて０次光、±１次光、±２次光、
．．．に分離する。その回折角は、回折の次数をｍとす
ると、ｓｉｎα＝ｍλ／Λで表される。ただし、Λは位
相型回折格子のピッチ、λは光の波長である。液晶パネ
ルと位相型回折格子７がＬの光学的光路長を隔てて配置
されている場合、液晶パネル面上に、もともとの画素構
造から垂直方向にΔ＝Ｌ・ｔａｎαだけシフトした位置
に画素構造の虚像が出来、したがって得られる投写画像
は、それぞれの次数の回折効率に応じた強度の画素構造
の像が重畳されたものとなる。即ち、図３（ａ）のよう
な画素構造を持つ液晶パネルによる液晶ライトバルブ４
を用いると、位相型回折格子７を用いた場合、図３（ｂ
）の様な投写画像を得ることになる。図３（ｂ）のＡ−
Ｂ断面におけるスクリーンに投写される像の輝度分布は
、図３（ｃ）のようになり、水平方向に延びるブラック
マトリクス８が目立ちにくくなっている。垂直方向のブ
ラックマトリクス８は、ボケずに残っているため、水平
方向の解像度は低下が無く、全体としても画像の先鋭度
の低下が少ない。

【００１７】（実施例２）次に本発明の第２実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の
第２実施例を示す構成図であり、位相をずらせた光源ラ
ンプ１および凹面反射鏡２と投写レンズ５の間に、フィ
ールドレンズ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、液晶ライトバルブ４Ｒ
，４Ｇ，４Ｂ、投写画像の垂直方向にのみ回折を起こす
位相型回折格子７、ダイクロイックミラー１４，１６，
１７，１９　、全反射ミラー１５，１８　が配設されて
いる。

【００１８】光源１からの光をダイクロイックミラー１
７、全反射ミラー１８、ダイクロイックミラー１９によ
る色分解手段により赤、緑、青の３色の色光に分光し、
それぞれの色光に応じた映像を表示する３枚のドットマ
トリクス型の液晶パネルを液晶ライトバルブ４Ｒ，４Ｇ
，４Ｂとする画像表示部を通過させたあと、ダイクロイ
ックミラー１４、全反射ミラー１５、ダイクロイックミ
ラー１６による色合成手段により合成し、カラー画像と
して投写レンズ５によりスクリーンに拡大投影する。位
相型回折格子７は、投写型画像表示装置の投写レンズ５
と色合成手段の間に挿入している。高解像度な画像を得
るため３枚の液晶パネルを用いた構成にしているが、赤
、緑、青のそれぞれの色光を合成した後に位相型回折格
子７を用いるので、位相型回折格子は１枚でよい。

【００１９】なお、光源１からの光を分光する色分解手
段、合成する色合成手段は、ダイクロイックプリズムを
用いたものや、十字に交差させたダイクロイックミラー
であってもよい。

【００２０】（実施例３）次に本発明の第３実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図５は、基本的な
投写光学系は、第２実施例に示した投写型画像表示装置
の構成と共通であるが、位相型回折格子７Ｒ，７Ｇ，７
Ｂが色合成手段と赤、緑、青の各色に対応した液晶ライ
トバルブ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの間に１枚ずつ挿入されて
いる。

【００２１】位相型回折格子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂによって
光が回折される角度は、ｓｉｎα＝ｍλ／Λで表せるよ
うに波長依存性を有する。したがって、緑、青、赤の３
枚の液晶ライトバルブ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを用いて、色合
成手段により、合成して１つのカラー画像を得る投写型
画像表示装置では、３色の色光に対して同じ画素構造の
液晶ライトバルブと同じ位相型回折格子を同じ間隔で配
置した場合、波長が長い光による画像ほど０次光と±１
次光、±２次光、．．．の回折光とのスクリーン上での
結像位置のシフト量が大きくなり、ブラックマトリクス
８を目立ちにくくする効果が色によって異なることにな
る。

【００２２】本実施例では、色合成手段と各液晶ライト
バルブ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの間に位相型回折格子７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂを配置しているので、その色光に応じて位相型
回折格子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのピッチあるいは液晶ライト
バルブ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの間隔を変えることにより容
易に位相型回折格子の効果を波長によって調整すること
が可能である。 （実施例４）図６に本発明の第４実施例による投写型画
像表示装置の概略構成図を示す。構成は実施例３と略同
一で、色合成手段と液晶ライトバルブ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
の間に位相型回折格子７Ｒ，７Ｇ　を配置しているが、
人間の視角特性から赤、緑、青の内では、青に対する感
度が低いことを利用して、位相型回折格子７Ｒ，７Ｇ　
を赤と緑の光路のみに挿入し、同様に画素構造が目立た
ない様にしたものである。これによって、赤、緑、青に
それぞれ１枚ずつ位相型回折格子を用いるより１枚位相
型回折格子が少なくなり、コスト上のメリットがある。 （実施例５）図７に本発明の第５実施例による投写型画
像表示装置の概略構成図を示す。位相型回折格子７によ
り画像のボケを生じさせブラックマトリクス８を目立た
なくすると同時に、像がボケる分、輪郭強調回路２０に
より液晶ライトバルブ４の表示画像を回路的に輪郭強調
し、シャープで輝き感のある画像を得る。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、高輝度の光源と
ドットマトリクス型の液晶パネルによる液晶ライトバル
ブと、その画像をスクリーンに拡大投写する投写レンズ
を具備する投写型画像表示装置において、前記投写レン
ズと液晶ライトバルブの間に垂直方向にのみ回折を起こ
す位相型回折格子を設けることにより、フォーカス感を
残したまま、水平方向のブラックマトリクスを目立たな
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による投写型画像表示装置
の概略構成図である。

【図２】（ａ）は位相型回折格子の概略斜視図、（ｂ）
は位相型回折格子による光の回折を示す概略図である。

【図３】（ａ）は液晶ライトバルブの画素構造を示す概
略図、（ｂ）は本発明による投写画像の概略図、（ｃ）
は本発明による投写画像の輝度分布の概略図である。

【図４】本発明の第２実施例による投写型画像表示装置
の概略構成図である。

【図５】本発明の第３実施例による投写型画像表示装置
の概略構成図である。

【図６】本発明の第４実施例による投写型画像表示装置
の概略構成図である。

【図７】本発明の第５実施例による投写型画像表示装置
の概略構成図である。

【図８】従来の液晶パネルを液晶ライトバルブとする投
写型画像表示装置の原理図である。

【符号の説明】

１　　　　光源ランプ ２　　　　凹面反射鏡 ３　　　　フィールドレンズ ４　　　　液晶ライトバルブ ４Ｒ　　　　液晶ライトバルブ ４Ｇ　　　　液晶ライトバルブ ４Ｂ　　　　液晶ライトバルブ ５　　　　投写レンズ ６　　　　スクリーン ７　　　　位相型回折格子 １４，１５，１６　　色合成手段 １７，１８，１９　　色分解手段 ２０　　　　輪郭強調回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高輝度の光源と、ドットマトリクス型
   の液晶パネルによる液晶ライトバルブと、その画像をス
   クリーンに拡大投写する投写レンズを具備する投写型画
   像表示装置において、前記投写レンズと液晶ライトバル
   ブの間に投写画像の垂直方向にのみ回折を起こす位相型
   回折格子を設けた投写型画像表示装置。
2. 【請求項２】　　高輝度の光源からの光を色分解手段に
   より緑、青、赤の３色の色光に分光し、それぞれの色光
   に応じた映像を表示する３枚のドットマトリクス型の液
   晶パネルを液晶ライトバルブとする画像表示部を通過さ
   せたあと、色合成手段により合成し、カラー画像として
   前記投写レンズによりスクリーンに拡大投影する投写型
   画像表示装置であって、前記色合成手段と液晶ライトバ
   ルブの間に投写画像の垂直方向にのみ回折を起こす位相
   型回折格子を設けた請求項１記載の投写型画像表示装置
   。
3. 【請求項３】　　高輝度の光源からの光を色分解手段に
   より緑、青、赤の３色の色光に分光し、それぞれの色光
   に応じた映像を表示する３枚のドットマトリクス方式の
   液晶パネルを液晶ライトバルブとする画像表示部を通過
   させたあと、色合成手段により合成し、カラー画像とし
   て投写レンズによりスクリーンに拡大投影する投写型画
   像表示装置であって、緑と赤の光路において前記色合成
   手段と液晶ライトバルブの間に投写型画像の垂直方向に
   のみ回折を起こす位相型回折格子を設けた請求項２記載
   の投写型画像表示装置。
4. 【請求項４】　　高輝度の光源とドットマトリクス型の
   液晶パネルによる液晶ライトバルブと、その画像をスク
   リーンに拡大投写する投写レンズを具備する投写型画像
   表示装置において、前記投写レンズと液晶ライトバルブ
   の間に位相型回折格子を設けるとともに、前記液晶ライ
   トバルブへの表示画像を回路的に輪郭強調を施す輪郭強
   調回路を設けた投写型画像表示装置。