JPH05241146A - 液晶投射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光板を組み付けるための専用の部品を一切
必要とせず、部品点数の削減と構造の簡略化を図ること
ができ、また液晶パネルを効率よく冷却することがで
き、パネル冷却用ファンを小型化し得るようにする。 【構成】 コンデンサレンズ３２と透過型液晶パネル７
との間に介在される偏光板２１Ａをコンデンサレンズ３
２に接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶板を用いた液晶カ
ラー投射装置に係り、特にＲ、Ｇ、Ｂ別に設けた白黒液
晶板の表示映像を加色混合して投射する液晶投射装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイ技術の進展は著
しく、コントラストや色再現性に優れる液晶板の出現に
よって、カラー液晶板を映像表示担体として用い、大型
スクリーンに拡大投射する液晶カラー投射装置が実用化
されている。この種の装置は光源からの光を収束光学系
で略平行光線に収束して、透過型カラー液晶板に照射
し、透過光を投射光学系を介してスクリーン上に拡大投
射するものであるが、現在実用に供されているカラー液
晶板の画素数は７万〜９万画素であり、一絵素としての
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素を一組とすると、
この３分の１の画素数となり、大型スクリーンに投射し
た場合は画素の粗さが目立つため、実用的でない。

【０００３】そこで、液晶パネルを用いた際の絵素数の
粗さを克服するため、３枚の白黒液晶板を用い、これら
の液晶板に全波長の光源をＲ、Ｇ、Ｂの３色光に分離
（分光）する色分離（ダイクロイック）ミラーを介して
Ｒ、Ｇ、Ｂの光を入射させ、各々の液晶板でＲ画像、Ｇ
画像、Ｂ画像を生成してダイクロイックプリズム（プリ
ズム方式）あるいはダイクロイックミラー（ミラー方
式）で混合し、投射光学系を介して大型スクリーン上に
カラー画像を再生する方式が提案され、実用化されてい
る。

【０００４】図７は光の色分離および混合にダイクロイ
ックミラーを用いたミラー方式と呼ばれる液晶カラー投
射装置の従来例を示す模式図である。同図において、１
はキセノンランプ等の光源であり、この光源１から放射
された光は全反射ミラー２で反射され、収束光学系３で
収束されて略平行光線となり、青色光のみを分離反射す
る青ダイクロイックミラー４に入射する。青ダイクロイ
ックミラー４で分離された青色光５はミラー６で収束光
学系３の光軸と平行に反射されて、透過型液晶パネル７
に入射する。液晶パネル７には投射すべき任意の映像の
構成画素に応じて選択的に電圧が供給されており、該液
晶パネル７を透過した青色光５は映像信号を有する青色
映像光５ａとなる。

【０００５】青ダイクロイックミラー４で青色成分５を
失いそのミラー４を透過した光は黄色になる。その黄色
光８は赤ダイクロイックミラー９に入射し、赤色光１０
が分離され、残る緑色光１１はそのミラー９を透過す
る。分離された赤色光１０は前記液晶パネル７と同一構
成からなる透過型液晶パネル１２に入射し赤色映像光１
０ａとなる。青色映像光５ａと赤色映像光１０ａは混合
用ダイクロイックミラー１３で混合されてマゼンダ色映
像光１４となる。

【０００６】一方、緑色光１１はやはり前記液晶パネル
７と同一構成の透過型液晶パネル１５に入射し、緑色映
像光１１ａとなり、ミラー１６で反射されて混合用ダイ
クロイックミラー１７に入射する。緑色映像光１１ａと
マゼンダ色映像光１４は混合用ダイクロイックミラー１
７で混合されて、ＲＧＢ加色混合映像光１８となり、投
射光学系１９を介して大型スクリーン２０に拡大投射さ
れて、カラー映像が再生される。

【０００７】上記ミラー方式に対してプリズム方式は３
角プリズム４枚を貼り合わせ、その貼り合わせ面に色混
合用被膜を介在させたダイクロイックプリズムを用い、
ＲＧＢ別映像光を混合する方式であり、ミラー方式にお
ける混合用ダイクロイックミラー１３および１７と同じ
働きをする。

【０００８】図８は透過型液晶パネル７（液晶パネル１
２、１５も同様）の実際の構成（図７では省略）を示す
図で、両側に設けられた２枚の偏光板２１Ａ、２１Ｂを
備えている。その理由は、液晶パネル７に使用される液
晶（ツイステッド・ネマティック液晶）は、電圧の印加
状態によって光を透過したり、遮断したりするのではな
く、入射した光の偏光面を回転させるからである。すな
わち、偏光方向の定まっていない自然光を入射させる
と、電圧の印加状態に関係なく、自然光として出てくる
ため、液晶パネルに画像が形成されていても、認識する
ことはできない。そこで、まず液晶パネル７の前に偏光
板２１Ａを置き、自然光のうち一定方向の偏光の光だけ
を透過させて、直線偏光の光に変える。つまり、自然光
が偏光板２１Ａを透過すると、互いに直交する２つの直
線偏光の光に分解され、このうち、偏光方向に平行な成
分は透過し、直交する成分は吸収される。そして、偏光
方向に平行な直線偏光光を液晶パネル７に入射させる
と、画像に応じて部分的に偏光方向が回転し、液晶パネ
ル７から出る。ここで再度偏光板２１Ｂを用いて一定方
向の偏光の光だけを透過させると、初めて濃淡画像が得
られる。なお、偏光方向に直交する成分は偏光板２１Ａ
に吸収されると、熱に変換される。

【０００９】ところで、上述した如き構成の液晶カラー
投射装置においては、光源からの光をＲ、Ｇ、Ｂ光に分
光して液晶パネル７、１２および１５を透過させた後、
加色混合してスクリーン２０上に拡大投射するので、液
晶パネル７、１２および１５の各画素がスクリーン２０
上で完全に重なり合わなければならない。このため、ダ
イクロイックミラー４、９、１３、１７、液晶パネル
７、１２、１５および全反射ミラー６、１６の取付位
置、特にその取付角度の正確さが要求される。

【００１０】そこで、これらの光学的構成部品は、通常
アルミダイキャスト製等の剛性のある光学ベース２２上
に取り付けられるが、この光学ベース２２上の取付位置
は正確な水平面となるように、精密機械加工されてい
る。このため、光学ベース２２の製造コストが高く、ま
た上記光学的構成部品を光学ベース２２にねじ止め固定
しているため、ねじ取付用孔と止めねじとの寸法差によ
って取付位置がずれ易いと云う問題があった。

【００１１】さらに、液晶パネル７、１２、１５の各画
素をスクリーン２０上で完全に重ね合わせるためには各
液晶パネルをＸ、Ｙ方向に移動させると共に、Ｘ、Ｙ平
面内において回転させ得る調整機構が必要であるが、従
来の調整機構は、その構造が複雑で、部品点数が多く、
組立、調整作業に時間がかかるという問題があった。

【００１２】そこで、このような問題を解決するものと
して、本出願人は図９（ａ）、（ｂ）に示すような液晶
パネルの調整保持機構を既に特許出願（特願平３−５３
２０９号）している。この調整保持機構は、光学ベース
を用いる代わりに互いに平行に対向配置された一対の側
板３５、３６を用いるようにしたもので、これら側板に
設けた挿通孔によって一対の棒材４０ａ、４０ｂの端部
を保持し、液晶パネル７を保持する保持部材４２を前記
一対の棒材４０ａ、４０ｂによってパネル面と平行な方
向にスライド可能に保持し、保持部材４２の左右両端部
に一体に設けられ前記側板３５、３６の外側に突出する
耳部４７ａ、４７ｂをマイクロメータ等の適宜な調整手
段（図示せず）によって上下、左右方向に移動調整した
後ブラケット５３ａ、５３ｂに固定するようにすると共
に、前記保持部材４２に取付けられた偏光板保持部材４
６に一方の偏光板２１Ａが設けられたガラス板４４を左
右一対の押え部材４５ａ、４５ｂによって固定し、他方
の偏光板２１Ｂを液晶パネル７の表面に直接固着したも
のである。この場合、偏光板２１Ａと液晶パネル７とは
適宜距離離間して配設する必要がある。その理由は、自
然光から偏光板２１Ａで偏光した直線偏光光を取り出す
段階で少なくとも半分の光が偏光板２１Ａによって吸収
されて熱に変換され、偏光板２１Ａの温度が上昇する
と、液晶パネル７に悪影響を及ぼすからである。なお、
２枚目の偏光板２１Ｂについては、液晶パネル７の開口
部分が全面積の４０％程度（開口率の増大も液晶カラー
投射型ディスプレイの高輝度化の重要なファクタであ
る）であるため、１枚目の偏光板２１Ａほど大きな問題
にならない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た液晶カラー投射装置においては、偏光板２１Ａを組込
むためにガラス板４４、一対の押え部材４５ａ、４５ｂ
および偏光板保持部材４６を必要とするため、部品点数
が多く、組付作業が面倒であるという問題があった。ま
た、押え板４５ａ、４５ｂと偏光板保持部材４６は液晶
パネル７を冷却するための風の流れに対して障害物とな
るので、冷却効率が悪く、ファンを小型化できないとい
う問題もあった。

【００１４】したがって、本発明は上述したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、偏光板を組み付けるための専用の部品を一切必要
とせず、部品点数の削減と構造の簡略化を図ることがで
き、また液晶パネルを効率よく冷却することができ、パ
ネル冷却用ファンを小型化し得るようにした液晶投射装
置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、コンデンサレンズと透過型液晶パネルとの
間に介在される偏光板を前記コンデンサレンズに貼着し
たものである。

【００１６】

【作用】本発明において、コンデンサレンズは偏光板が
固着されることで偏光板のガラス板を兼用する。偏光板
はコンデンサレンズに直接固着されることで、ガラス板
と偏光板固定用部材とを必要とせず、また液晶パネル冷
却用風の障害物となるこれら部材の廃止は、コンデンサ
レンズと液晶パネル間の隙間をスッキリさせ、風通しを
よくする。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１〜図６は本発明に係る液晶投射装
置の一実施例を示すもので、図１は液晶パネルの調整保
持機構を示す平面図、図２は同機構の正面図、図３は同
機構の右側面図、図４は同機構の分解斜視図、図５は同
装置の模式図、図６は調整保持機構の調整方法を説明す
るための一部破断正面図である。なお、図中図７〜図９
と同一構成部品のものに対しては同一符号を以て示し、
その説明を省略する。

【００１８】図５において、３０は反射面が放物面から
なり光源光を光軸と平行な平行光にする反射鏡、３１は
前記平行光を全反射しダイクロイックミラー４に導くミ
ラー、３２、３３、３４はそれぞれ液晶パネル７、１
２、１５に対応して設けられ光源からの平行光を収束す
るコンデンサレンズである。

【００１９】図１〜図４において、３５、３６は光軸と
平行になるよう対向配置された一対の側板で、これら両
側板間に図５に示すダイクロイックミラー４、９、１
３、１７、コンデンサレンズ３２、３３、３４、液晶パ
ネル７、１２、１５および全反射ミラー６、１６の光学
的構成部品が配設されている。このため各側板３５、３
６には、それぞれ一対からなる複数の孔３８ａ、３８ｂ
・・・、３９ａ、３９ｂ・・・がコンデンサレンズ３
２、３３、３４を除く上記各光学的構成部品に対応して
形成されると共に、これらの孔に丸棒からなる棒材４０
ａ、４０ｂの各端部がそれぞれ嵌挿固定されており、こ
れによって両側板３５、３６の平行度を保持している。
そして、液晶パネル７、１２、１５については、その入
射面が棒材４０ａ、４０ｂに対して調整保持機構４１に
よってＹ方向およびＸ方向に移動調整可能に密接固定さ
れている。

【００２０】前記調整保持機構４１は、前記液晶パネル
７（１２、１５）を挟持する保持部材４２およびカバー
４３を備えている。保持部材４２は、液晶パネル７の有
効面に対向する部位を切り抜ぬかれることにより矩形枠
状に形成されている。同じく前記カバー４３も液晶パネ
ル７の有効面に対向する部位を切り抜ぬかれることによ
り矩形枠状に形成され、止めねじＭ1 （図４）によって
前記保持部材４２に固定されている。前記保持部材４２
の左右両辺、すなわち側板３５、３６側の２辺には耳部
４７ａ、４７ｂが棒材４０ａ、４０ｂの軸線と平行に延
設されており、また棒材４０ａ、４０ｂと平行な上下２
辺の両端部近傍には、舌片４８ａ〜４８ｄがそれぞれ切
り欠き形成されている。これらの舌片４８ａ〜４８ｄ
は、偏向板２１Ａ側に略直角に折り曲げられた後、更に
保持部材４２の本体４２Ａと平行になるよう略直角に折
り曲げられることにより、前記本体４２Ａとの間に前記
棒材４０ａ、４０ｂがそれぞれ挿通される隙間を形成し
ている。このため前記保持部材４２は、前記一対の棒材
４０ａ、４０ｂに上下、左右方向に移動調整可能に取り
付けられている。

【００２１】液晶パネル７の前後に配置される一対の偏
光板２１Ａ、２１Ｂのうち前方側の偏光板２１Ａは、前
記コンデンサレンズ３２の液晶パネル７と対向する平坦
面に透明な接着剤によって直接接着固定されている。こ
のため、コンデンサレンズ３２は偏光板用ガラス板を兼
用する。また、コンデンサレンズ３２に固定するための
専用の固定部材を必要としないので、コンデンサレンズ
３２と液晶パネル７との隙間がスッキリして風通しをよ
くし、ファンによる液晶パネル７の冷却に有利である。
また、偏光板２１Ａは、液晶パネル７と適宜距離離間し
ているので、偏向光を吸収して発熱しても、液晶パネル
７に熱影響を与えることがなく好都合である。一方、液
晶パネル７の後方側に位置するもう一方の偏光板２１Ｂ
は、液晶パネル７の出光面に同じく接着固定されてい
る。

【００２２】このように構成された調整保持機構４１
は、前記一対の棒材４０ａ、４０ｂに係止され適宜回転
を含むＸ、Ｙ方向に移動調整される。この場合、液晶パ
ネル７はその入射面が保持部材４２の本体４２Ａを介し
て棒材４０ａ、４０ｂに密接されているため、取付角度
はあくまでも棒材４０ａ、４０ｂと平行で、変化するこ
とはない。なお、このような調整角度と調整距離は、き
わめて微小（１ｍｍ以下）とされる。

【００２３】前記調整保持機構４１の位置調整を厳密に
行なう好適例を図６に示す。上記のごとく、調整保持機
構４１を棒材４０ａ、４０ｂに取り付けた後、位置調整
治具６０を側板３５、３６にそれぞれ取り付ける。図６
では側板３５、３６側共に同一構成のため側板３５側の
みを図示し、説明の簡単のため側板３５側についてのみ
説明する。位置調整治具６０は、略コ字状に形成された
枠体６１のそれぞれの辺に押圧装置６２ａ〜６２ｃが取
り付けられ、側板３５に予め設けられた一対のねじ穴５
０ａ、５０ｂに止めねじ６３ａ、６３ｂによって固定さ
れている。前記押圧装置６２ａ〜６２ｃとしては、例え
ばマイクロメータが用いられ、そのつまみ６４ａ〜６４
ｃを回転させることによって、スピンドル６５ａ〜６５
ｃが進退運動する。したがって、棒材４０ａ、４０ｂに
取り付けられた保持部材４２の耳部４７ａをスピンドル
６５ａ〜６５ｃによって３方向から押圧して厳密な位置
調整を行なった後、止めねじ５１、５２によって耳部４
７ａをブラケット５３ａに固定すると、液晶パネル７お
よびコンデンサレンズ３２が保持部材４２と共に所望位
置に位置決め固定される。この場合においても、液晶パ
ネル７は棒材４０ａ、４０ｂに対して平行移動するだけ
であるため、取付角度は変化することがない。

【００２４】なお、ダイクロイックミラー６、９、１
３、１７および全反射ミラー６、１６については、液晶
パネル７、１２、１５と異なり、画素合わせのための厳
密な調整を必要としないため、単にその入射面の両端部
が一対の棒材４０ａ、４０ｂに止め金具（図示せず）に
よってそれぞれ固定される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る液晶投
射装置は、コンデンサレンズと液晶パネル間に介在され
る偏光板をコンデンサレンズに貼着して構成したので、
偏光板をコンデンサレンズに取り付けるために従来必要
とされていた専用の固定部材を一切必要とせず、偏光板
の取付作業が簡単で、部品点数の削減および構造の簡素
化を図ることができ、またコンデンサレンズと液晶パネ
ルとの隙間がスッキリして風通しがよくなるため、液晶
パネルを効率よく冷却することができ、ファンの小型化
を可能にするなど、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶パネルの調整保持機構を示す平面図であ
る。

【図２】同機構の正面図である。

【図３】同機構の右側面図である。

【図４】同機構の分解斜視図である。

【図５】同装置の模式図である。

【図６】調整保持機構の調整方法を説明するための一部
破断正面図である。

【図７】従来装置の模式図である。

【図８】液晶パネルの具体的構成を示す図である。

【図９】（ａ）、（ｂ）は液晶パネルの調整保持機構の
従来例を示す平面図および正面図である。

【符号の説明】

１ 光源手段 ４、９、１３、１７ ダイクロイックミラー ７、１２、１５ 液晶パネル ６、１６ 全反射ミラー ２０ スクリーン ２１Ａ、２１Ｂ 偏光板 ３２、３３、３４ コンデンサレンズ ３５、３６ 側板 ４０ａ、４０ｂ 棒材 ４１ 調整保持機構 ４２ 保持部材 ４３ カバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサレンズと透過型液晶パネルと
   の間に介在される偏光板を前記コンデンサレンズに貼着
   したことを特徴とする液晶投射装置。