JPH05224173A - 液晶投写型表示装置 - Google Patents

液晶投写型表示装置

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Publication number
JPH05224173A
JPH05224173A JP4061458A JP6145892A JPH05224173A JP H05224173 A JPH05224173 A JP H05224173A JP 4061458 A JP4061458 A JP 4061458A JP 6145892 A JP6145892 A JP 6145892A JP H05224173 A JPH05224173 A JP H05224173A
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JP
Japan
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light
polarized light
color
liquid crystal
synthesizing
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JP4061458A
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English (en)
Inventor
Atsushi Noto
敦志 能戸
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光の利用率を高くして輝度を向上させ、投写レ
ンズのバックフォ−カスを短くしてレンズによる画像歪
の悪化、レンズの大型化を防止すること。 【構成】偏光光分解素子52で光源14からの光を偏光
方向が互いに直交する偏光光15p、15sに分解し、
色分解素子54、56でR、G、Bの3原色光に分解
し、R、G、B用の液晶ライトバルブ58、60、6
2、64、66、68で変調し、クロス型色合成素子1
10、120で偏光成分毎に色合成し、偏光光合成素子
76で合成し、投写レンズ40でスクリ−ン上に投写す
る。光源14に含まれる2種類の偏光光15p、15s
を両方とも利用して光の利用率を高くし輝度を上げるこ
とができる。また、クロス型色合成素子110、120
の3入力面側に液晶ライトバルブ58〜62、64〜6
8を臨設し、1出力面側に偏光光合成素子76を臨設し
て投写レンズ40のバックフォ−カスを短くできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光を色分解
素子でR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色光に分解
し、R、G、B用の液晶ライトバルブを用いて光の偏光
方向を電気的に変えることによって光強度を変調し、つ
いで色合成素子で色合成してから投写レンズを介してス
クリ−ン上に投写するようにした液晶投写型表示装置の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の液晶投写型表示装置は図
2に示すように構成されていた。すなわち、メタルハラ
イドランプ10と反射板12からなる光源14からの投
写光(ランダム偏光の自然光)15を、ダイクロイック
ミラ−16、18からなる色分解素子20でR、G、B
の3原色光に分解する。そして、これらのR、G、Bの
3原色光のそれぞれをコンデンサレンズ22、24、2
6を介してR、G、B用の液晶ライトバルブ28、3
0、32に入力し、これらの液晶ライトバルブ28、3
0、32で光強度を変調した光をダイクロイックミラ−
34、36からなる色合成素子38で色合成し、投写レ
ンズ40によってスクリ−ン(図示省略)上に投写する
ようにしていた。
【0003】このとき、液晶ライトバルブ28は、図3
に示すように、液晶パネル42と、この液晶パネル42
の光源14側に設けられた偏光板(偏光子)44と、液
晶パネル42のスクリ−ン側に設けられた偏光板(検光
子)46とからなり、偏光板44によって光源14から
出力した投写光15のうち、偏光方向が偏光板44の偏
光方向と同一の偏光光15s(例えばS偏光)だけを液
晶パネル42に投写するように構成されている。液晶ラ
イトバルブ30、32も液晶ライトバルブ28と同様に
構成されている。48、49は光を所定方向へ導くため
のミラ−、50はコ−ルドフィルタ−である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した従来例では、光利用率が小さく、スクリ−ン上の
輝度を高めることが困難であるという問題点があった。
すなわち、光源14から出力した投写光(ランダム偏光
の自然光)15のうちの偏光板44の偏光方向と同一の
偏光光15s(例えばS偏光)だけを液晶パネル42に
投写しているので、偏光方向が偏光板44の偏光方向と
直交する偏光光15p(例えばP偏光)を利用できず、
光利用率が50%以下となり、スクリ−ン上の輝度を高
めることが難かしいという問題点があった。なお、他方
の偏光板46はその偏光方向が一方の偏光板44の偏光
方向と平行または垂直(図では垂直)となるように配置
され、液晶パネル42への印加電圧の大きさによって液
晶ライトバルブ28による変調度が制御される。
【0005】このような問題点を解決するため、本出願
人は、既に図4に示すような光の利用率を高めてスクリ
−ン上の輝度を高くできるとともに輝度むら、色むら、
画素ずれの少ない液晶投写型表示装置を提案した。すな
わち、光源14からの投写光15を偏光方向が互いに直
交する2種類の偏光光15p、15sに分解する偏光ビ
−ムスプリッタ52を設け、この偏光ビ−ムスプリッタ
52で分解した2種類の偏光光15p、15sのそれぞ
れを色分解素子54、56でR、G、Bの3原色光に分
解する。
【0006】ついで、色分解素子54、56で分解した
R、G、Bの3原色光のそれぞれの光強度をR、G、B
用の液晶ライトバルブ58、60、62、64、66、
68で変調し、色合成素子72、74でR、G、Bの3
原色光を偏光成分毎に色合成し、偏光光合成素子として
の偏光ビ−ムスプリッタ76で2種類の偏光光を合成
し、投写レンズ40を介してスクリ−ン上に投写する。
【0007】色分解素子54、56はそれぞれダイクロ
イックミラ−80および82、84および86で形成さ
れ、色合成素子72、74はそれぞれダイクロイックミ
ラ−88および90、92および94で形成されてい
る。48、49はミラ−、50はコ−ルドフィルタ−、
94、96、98、100、102、104はコンデン
サレンズ、106は両面反射ミラ−である。
【0008】そして、光学距離の相違に基づく輝度む
ら、色むら、画素ずれを少なくするために、偏光ビ−ム
スプリッタ52で分解した2種類の偏光光15p、15
sが色分解素子54、56を介してR、G、B用液晶ラ
イトバルブ58〜62、64〜68に至るまでの光路長
が互いに等しく、かつR、G、B用液晶ライトバルブ5
8〜62、64〜68で変調した光が色合成素子72、
74および偏光ビ−ムスプリッタ76を介して投写レン
ズ40に至るまでの光路長が互いに等しくなるように、
偏光ビ−ムスプリッタ52、色分解素子54、56、
R、G、B用液晶ライトバルブ58〜62、64〜6
8、色合成素子72、74、偏光ビ−ムスプリッタ76
および投写レンズ40を配置する。
【0009】しかしながら、図4に示した装置にはつぎ
のような若干の問題点があった。すなわち、色合成素子
72、74を所定距離離れたダイクロイックミラ−88
および90、92および94で構成し、一方のダイクロ
イックミラ−88、92によってR、B用液晶ライトバ
ルブ58、62、64、68で変調した光の色を合成
し、他方のダイクロイックミラ−90、94によってG
用液晶ライトバルブ60、66で変調した光の色をさら
に合成するようにしていたので、投写レンズ40のバッ
クフォ−カスが長くなってしまい、レンズによる画像歪
の悪化、レンズの大型化によるコストアップ、外形寸法
の大型化を招きやすいという若干の問題点があった。
【0010】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
で、光の利用率を高くすることができるとともに、装置
の設置に必要な空間を広くする必要がなく、しかも投写
レンズのバックフォ−カスを短くできる液晶投写型表示
装置を提供することを目的とし、さらに必要に応じてス
クリ−ン上に輝度むら、色むら、画素ずれが生じるのを
簡単に防止できるようにすることを目的とするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶投写型
表示装置は、光源と、この光源からの光を偏光方向が互
いに直交する2種類の偏光成分に分解する偏光光分解素
子と、この偏光光分解素子で分解した2種類の偏光光の
それぞれをR、G、Bの3原色光に分解する色分解素子
と、この色分解素子で分解したR、G、Bの3原色光の
光強度を変調するR、G、B用の液晶ライトバルブと、
これらのR、G、B用液晶ライトバルブで変調したR、
G、Bの3原色光を偏光成分毎に色合成する色合成素子
と、これらの色合成素子で色合成した2種類の偏光光を
合成する偏光光合成素子と、この偏光光合成素子で合成
した光をスクリ−ン上に投写する投写レンズとを具備
し、前記色合成素子は透過・反射面を交差させて3入力
面と1出力面を具備したクロス型色合成素子で形成し、
このクロス型色合成素子の3入力面側に前記R、G、B
用液晶ライトバルブを臨設し、1出力面側に前記偏光光
合成素子を臨設してなることを特徴とするものである。
【0012】そして、必要に応じて光学距離の相違に基
づく輝度むら、色むら、画素ずれを少なくするために、
偏光光分解素子で分解した2種類の偏光光の間におい
て、この分解した2種類の偏光光が色分解素子を介して
R、G、B用液晶ライトバルブに至るまでの光路長が
R、G、Bの3原色光のそれぞれについて等しく、しか
もこのR、G、B用液晶ライトバルブで変調した光がク
ロス型色合成素子および偏光光合成素子を介して投写レ
ンズに至るまでの光路長がR、G、Bの3原色光のそれ
ぞれについて等しくなるように、偏光光分解素子、色分
解素子、R、G、B用液晶ライトバルブ、クロス型色合
成素子、偏光光合成素子および投写レンズを配置する。
【0013】
【作用】偏光光分解素子は光源からの光を偏光方向が互
いに直交する2種類の偏光光(例えばP偏光とS偏光)
に分解する。この2種類の偏光光は、それぞれ対応する
色分解素子によってR、G、Bの3原色光に分解し、つ
いでR、G、B用の液晶ライトバルブに入力する。この
R、G、B用液晶ライトバルブで光強度が変調された
R、G、Bの3原色光は、色合成素子によって色合成
し、ついで偏光光合成素子によって2種類の偏光光を合
成し、投写レンズを介してスクリ−ン上に投写する。
【0014】このように、偏光光分解素子で分解した2
種類の偏光光は、それぞれ色分解したのち液晶ライトバ
ルブで変調し、ついで色合成し、偏光光合成素子で偏光
光合成し、投写レンズを介してスクリ−ン上に投写され
るので、光源からの光の偏光方向が互いに直交する2種
類の偏光光をともに利用することができる。このため、
スクリ−ン上の輝度を高くすることができる。
【0015】しかも、色合成素子をクロス型色合成素子
で形成し、このクロス型色合成素子の3入力面側にR、
G、B用液晶ライトバルブを臨設し、1出力面側に偏光
光合成素子を臨設したので、投写レンズのバックフォー
カスを短かくして、レンズによる画像歪の悪化、レンズ
の大型化によるコストアップ、外形寸法の大型化を防止
できる。
【0016】また、偏光光分解素子で分解した2種類の
偏光光が色分解素子を介してR、G、B用液晶ライトバ
ルブに至るまでの光路長がR、G、Bの3原色光のそれ
ぞれについて等しく、かつR、G、B用液晶ライトバル
ブで変調した光がクロス型色合成素子および偏光光合成
素子を介して投写レンズに至るまでの光路長がR、G、
Bの3原色光のそれぞれについて等しくなるように各素
子を配置した場合には、光学距離の相違に基づく輝度む
ら、色むら、画素ずれの発生を少なくすることができ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明による投写型表示装置の一実施
例を図1を用いて説明する。図1において、図4と同一
部分は同一符号とする。図1において14は光源で、こ
の光源14はメタルハライドランプ10と反射板12と
からなっている。48a、48b、49a、49bはミ
ラ−、50はコ−ルドフィルタ−、51は両面反射ミラ
−である。
【0018】52は偏光光分解素子としての偏光ビ−ム
スプリッタで、この偏光ビ−ムスプリッタ52は、前記
光源14から出力した投写光15を偏光方向が互いに直
交する2種類の偏光光15p、15sに分解するように
構成されている。一方の偏光光15pは、偏光方向が垂
直な偏光光(P偏光)で、偏光ビ−ムスプリッタ52を
高透過率で透過し、他方の偏光光15sは、偏光方向が
水平な偏光光(S偏光)で、偏光ビ−ムスプリッタ52
によって高反射率で反射する。
【0019】54はダイクロイックミラ−80aおよび
82aからなる色分解素子で、この色分解素子54は前
記偏光光15pをR(赤)、G(緑)、B(青)の3原
色光に分解し、これらの光を一部は両面反射ミラ−51
を経、コンデンサレンズ94、96、98を介してR、
G、B用の液晶ライトバルブ58、60、62に入力す
るように構成されている。
【0020】56はダイクロイックミラ−84a、およ
び86bからなる色分解素子で、この色分解素子56は
前記偏光光15sをR(赤)、G(緑)、B(青)の3
原色光に分解し、これらの光を一部は両面反射ミラ−5
1を経、コンデンサレンズ100、102、1049
4、96、98を介してR、G、B用の液晶ライトバル
ブ64、66、68に入力するように構成されている。
【0021】110、120は、それぞれクロスタイプ
のダイクロイックミラ−やクロスタイプのダイクロイッ
クプリズムのような透過・反射面を交差させて3入力面
と1出力面を有するクロス型色合成素子である。前記ク
ロス型色合成素子110、120のそれぞれの3入力面
には前記R、G、B用液晶ライトバルブ58〜62、6
4〜68が臨設し、1出力面には偏光光合成素子として
の偏光ビ−ムスプリッタ76の一側と他側が臨設してい
る。そして、前記クロス型色合成素子110、120は
前記R、G、B用液晶ライトバルブ58〜62、64〜
68で変調したR、G、Bの光を色合成し前記偏光ビ−
ムスプリッタ76の一側と他側に入力するように構成さ
れている。前記偏光ビ−ムスプリッタ76の出力側には
投写レンズ40が設けられている。
【0022】前記偏光ビ−ムスプリッタ52、色分解素
子54、56、ミラ−48a、48b、49a、49
b、両面反射ミラ−51、コンデンサレンズ94、9
6、98、100、102、104および液晶ライトバ
ルブ58、60、62、64、66、68は、つぎの条
件を満足するように配置されている。すなわち、偏光ビ
−ムスプリッタ52で分解した2種類の偏光光15p、
15sが色分解素子54と56、ミラ−49a、49
b、48a、48b、両面反射ミラ−51およびコンデ
ンサレンズ94、96、98、100、102、104
を介して液晶ライトバルブ58、60、62、64、6
6、68に至るまでの光路長が、R、G、Bの3原色光
のそれぞれについて等しくなるように配置されている。
【0023】前記液晶ライトバルブ58、60、62、
64、66、68、クロス型色合成素子110、12
0、偏光ビ−ムスプリッタ76および投写レンズ40
は、つぎの条件を満足するように配置されている。すな
わち、液晶ライトバルブ58、60、62と64、6
6、68で変調した光がクロス型色合成素子110、1
20および偏光ビ−ムスプリッタ76を介して投写レン
ズ40に至るまでの光路長が、R、G、Bの3原色光の
それぞれについて等しくなるように配置されている。
【0024】つぎに、前記実施例の作用を説明する。 (イ)光源14から出力した投写光15はコ−ルドフィ
ルタ−50を介して偏光ビ−ブスプリッタ52で偏光方
向が互いに直交するP偏光成分の偏光光15pとS偏光
成分の偏光光15sとに分解される。
【0025】(ロ)偏光ビ−ブスプリッタ52で分解し
た一方の偏光光15pは色分解素子54でR、G、Bの
3原色光に分解し、R、G、B用液晶ライトバルブ5
8、60、62で光強度が変調され、クロス型色合成素
子110で色合成して偏光ビ−ムスプリッタ76の一方
の入力側に入力する。
【0026】(ハ)偏光ビ−ブスプリッタ52で分解さ
れた他方の偏光光15sは色分解素子56でR、G、B
の3原色光に分解し、R、G、B用液晶ライトバルブ6
4、66、68で光強度が変調され、クロス型色合成素
子120で色合成して偏光ビ−ムスプリッタ76の他方
の入力側に入力する。
【0027】(ニ)偏光ビ−ムスプリッタ76は、R、
G、B用液晶ライトバルブ58、60、62で変調され
た偏光光(例えばP偏光成分をS偏光成分に変調した偏
光光)と、R、G、B用液晶ライトバルブ64、66、
68で変調された偏光光(例えばS偏光成分をP偏光成
分に変調した偏光光)とを合成して投写レンズ40に出
力し、この投写レンズ40は投写光をスクリ−ンに投写
し、スクリ−ン上に画像を表示する。
【0028】(ホ)このとき、光源14から出力した投
写光15のうちの偏光方向が互いに直交するP偏光成分
とS偏光成分をともに利用しているので、一方の偏光成
分しか利用していなかった従来例と比べて、光の利用率
を上げて輝度を高くすることができる。
【0029】(ヘ)そのうえ、色合成素子をクロス型色
合成素子110、120で形成し、このクロス型色合成
素子110、120の3入力面側にR、G、B用液晶ラ
イトバルブ58〜62、64〜68を臨設し、1出力面
側に偏光光合成素子76の一側と他側を臨設したので、
投写レンズ40のバックフォ−カスを短くして、レンズ
による画像歪の悪化、レンズの大型化によるコストアッ
プ、外形寸法の大型化を防止することができる。
【0030】(ト)また、偏光ビ−ムスプリッタ52で
分解した2種類の偏光光15p、15sが色分解素子5
4、56、両面反射ミラ−51、ミラ−49a、49
b、48a、48bおよびコンデンサレンズ94〜9
8、100〜104を介して液晶ライトバルブ58〜6
2、64〜68に至るまでの光路長が、RGBの3原色
光のそれぞれについて等しくなるので、スクリ−ン40
上の輝度むらや色むらを少なくすることができる。
【0031】(チ)また、液晶ライトバルブ58〜6
2、64〜68で変調した光がクロス型色合成素子11
0、120および偏光ビ−ムスプリッタ76を介して投
写レンズ40に至るまでの光路長が、2種類の偏光光1
5p、15sのRGBの3原色光のそれぞれについて等
しくなるので、スクリ−ン上の画素合わせがやさしくな
り、画素ずれ防止が簡単になる。
【0032】
【発明の効果】
(a)本発明による液晶投写型表示装置は、上記のよう
に、光源からの光の偏光方向が互いに直交する2種類の
偏光成分をともに利用することができるので、光源から
の光のうちの1種類の偏光成分しか投写に利用していな
かった従来例と比べて、光の利用率を高くすることがで
きる。このため、投写装置(プロジェクタ)を1台とし
たときはスクリ−ン上の輝度を従来の2倍近くにするこ
とができ、スクリ−ン上の輝度を同一にするときは投写
装置の構成を簡単にして小型化することができる。すな
わち、従来2台必要であった投写装置が1台で済むの
で、光源、冷却装置、駆動回路、投写レンズなどが1つ
で済むからである。
【0033】(b)しかも、色合成素子をクロス型色合
成素子で形成し、このクロス型色合成素子の3入力面側
にR、G、B用液晶ライトバルブを臨設し、1出力面側
に偏光光合成素子を臨設したので、投写レンズのバック
フォ−カスを短くして、レンズによる画像歪の悪化、レ
ンズの大型化によるコストアップ、外形寸法の大型化を
防止できる。
【0034】(c)また、偏光光分解素子で分解した2
種類の偏光光が色分解素子を介してR、G、B用液晶ラ
イトバルブに至るまでの光路長がR、G、Bの3原色光
のそれぞれについて等しくなるように各素子を配置した
場合には、スクリ−ン上の輝度むらや色むらを少なくす
ることができる。
【0035】(d)また、R、G、B用液晶ライトバル
ブで変調した光が色合成素子および偏光光合成素子を介
して投写レンズに至るまでの光路長がR、G、Bの3原
色光のそれぞれについて等しくなるように各素子を配置
した場合には、スクリ−ン上の画素合わせがやさしくな
り、画素ずれ防止が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液晶投写型表示装置の一実施例を
示す概略構成図である。
【図2】従来例を示す概略構成図である。
【図3】液晶ライトバルブの作用を説明する説明図であ
る。
【図4】図2の問題点を解決するために本出願人が既に
提案した装置の概略構成図である。
【符号の説明】
14…光源、 15…投写光、 15p…投写光15の
P偏光成分、15s…投写光15のS偏光成分、 40
…投写レンズ、48a、48b、49a、49b…ミラ
−、 51…両面反射ミラ−、52…偏光光分解素子
(偏光ビ−ムスプリッタ)、 54、56…色分解素
子、 58、64…R用の液晶ライトバルブ、60、6
6…G用の液晶ライトバルブ、62、68…B用の液晶
ライトバルブ、76…偏光光合成素子(偏光ビ−ムスプ
リッタ)、110、120…クロス型色合成素子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、この光源からの光を偏光方向が互
    いに直交する2種類の偏光成分に分解する偏光光分解素
    子と、この偏光光分解素子で分解した2種類の偏光光の
    それぞれをR、G、Bの3原色光に分解する色分解素子
    と、この色分解素子で分解したR、G、Bの3原色光の
    光強度を変調するR、G、B用の液晶ライトバルブと、
    これらのR、G、B用液晶ライトバルブで変調したR、
    G、Bの3原色光を偏光成分毎に色合成する色合成素子
    と、これらの色合成素子で色合成した2種類の偏光光を
    合成する偏光光合成素子と、この偏光光合成素子で合成
    した光をスクリ−ン上に投写する投写レンズとを具備
    し、前記色合成素子は透過・反射面を交差させて3入力
    面と1出力面を具備したクロス型色合成素子で形成し、
    このクロス型色合成素子の3入力面側に前記R、G、B
    用液晶ライトバルブを臨設し、1出力面側に前記偏光光
    合成素子を臨設してなることを特徴とする液晶投写型表
    示装置。
  2. 【請求項2】偏光光分解素子で分解した2種類の偏光光
    の間において、前記分解した2種類の偏光光が色分解素
    子を介してR、G、B用液晶ライトバルブに至るまでの
    光路長がR、G、Bの3原色光のそれぞれについて等し
    く、かつ前記R、G、B用液晶ライトバルブを透過した
    光がクロス型色合成素子および偏光光合成素子を介して
    投写レンズに至るまでの光路長がR、G、Bの3原色光
    のそれぞれについて等しくなるように、前記偏光光分解
    素子、色分解素子、R、G、B用液晶ライトバルブ、ク
    ロス型色合成素子、偏光光合成素子および投写レンズを
    配置してなる請求項1記載の液晶投写型表示装置。
JP4061458A 1992-02-15 1992-02-15 液晶投写型表示装置 Pending JPH05224173A (ja)

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