JPH06153214A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源からの光の利用効率を高め、液晶パネル
や偏光板における温度上昇を軽減させ、明るい画像の得
られる液晶プロジェクタを提供する。 【構成】 光源１と液晶パネル１１との間にマスクパネ
ル４とリレーレンズ７を配置する。メタルハライドラン
プ１からの照明光２は、マスクパネル４の開口４ａを通
過し、リレーレンズ７、ダイクロイックミラー８を介し
て、カラー液晶パネル１１の各色の画素開口１１Ｒ、１
１Ｇ、１１Ｂを通過するので、液晶パネルの遮光部に照
明光が入射せず、液晶パネルの温度が上昇せず、明るい
画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源からの照明光を液
晶パネルに照射し、液晶パネルの画像を投写レンズによ
りスクリーン上に拡大投写する液晶プロジェクタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の液晶プロジェクタの光学
系の概略を示す断面図である。同図において、メタルハ
ライドランプ１からの照明光２は、ランプリフレクタ
３、コンデンサレンズ１０を介して、液晶パネル１１に
照射される。

【０００３】コンデンサレンズ１０の出射側の面には偏
光板１０ａが配置され、また液晶パネル１１の出射側の
面には偏光板１１ａが配置される。偏光板１０ａ、液晶
パネル１１、偏光板１１ａにより、照明光２が変調さ
れ、画像が形成される。液晶パネル１１の画像は、投写
レンズ１２によりスクリーン（図示せず）上に拡大投写
される。

【０００４】図７は、図６における液晶パネル１１の、
レンズ１０側から見た正面図である。図７に見られるよ
うに、液晶パネル１１は、いわゆるカラー液晶パネルで
あり、赤（Ｒ）色画素開口１１Ｒ、緑（Ｇ）色画素開口
１１Ｇ、青（Ｂ）色画素開口１１Ｂにより構成されてい
る。

【０００５】開口部以外の部分は遮光部１１ｃとなって
いる。各色画素開口１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂには、それ
ぞれＲ色フィルタ１１ｒ、Ｇ色フィルタ１１ｇ、Ｂ色フ
ィルタ１１ｂと、色フィルタが形成されている。かかる
従来の液晶プロジェクタにより、スクリーン上で大画面
のカラー画像が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶プロジェクタでは、照明光２が遮光部１１ｃや色フ
ィルタ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに入射して、そこで熱エ
ネルギーとして吸収され、液晶パネル１１の温度を上昇
させる。また、照明光２は偏光板１０ａにも入射して、
そこで熱エネルギーとして吸収され、偏光板１０ａの温
度を上昇させる。このため、光のエネルギーが不足し
て、明るい照明光２を、液晶パネル１１や偏光板１０ａ
に照射させることができなかった。

【０００７】また、液晶パネル１１の開口率（画素開口
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂのトータル面積と全画面面積の
比）は１／２以下で、色フィルタ１１ｒ、１１ｇ、１１
ｂの光透過率も１／３以下であるため、光の利用効率が
低かった。

【０００８】このように、従来の液晶プロジェクタは、
温度上昇の点から、明るい照明光２を液晶パネル１１や
偏光板１０ａに照射させることができず、かつ液晶パネ
ル１１の光利用効率が低いため、スクリーン上では暗い
画像しか得られなかった。

【０００９】これに対して、特開平４−６０５３８号公
報には、光源からの光を積層型ダイクロイックミラーに
当ててＲ，Ｇ，Ｂの色分離された反射光として取り出
し、これをマイクロレンズを介して液晶表示素子に入射
させる構成の液晶プロジェクタが提案されている。そし
てこの構成により、光利用効率を高くし、明るいカラー
画像が得られるとしている。

【００１０】しかしながら、色分離されたＲ，Ｇ，Ｂの
照明光を、互いに異なる角度で、マイクロレンズを介し
て液晶パネルに入射させて、液晶パネル面のＲ，Ｇ，Ｂ
それぞれに対応した画素開口に、相互に色が混じり合う
ことのないよう確実に分離して導くためには、Ｒ，Ｇ，
Ｂの照明光の入射に際しての平行度をかなり高める必要
があるが、このことについては配慮されていなかった。

【００１１】一般に、液晶パネルではそのコントラスト
性能の点から、液晶パネルへの照明光の入射角度範囲
は、約２０°以下（Ｆ値では約２．９以上）にする必要
がある。積層型ダイクロイックミラーに入射した光は、
相互に混じり合うことのないＲ，Ｇ，Ｂに色分離された
光として、互いに異なる反射角度で、反射されてくる。
その結果、積層型ダイクロイックミラーに入射する光の
角度範囲に対して、該積層型ダイクロイックミラーから
出射する光の角度範囲は、３倍以上になる。

【００１２】すなわち、積層型ダイクロイックミラーへ
の入射角度範囲は、液晶パネルへの許容される入射角度
範囲（約２０°）の少なくとも１／３の約６．７°以下
（Ｆ値では約８．６以上）にする必要がある。これに対
して、従来のメタルハライドランプ光源を用いた液晶プ
ロジェクタにおいては、液晶パネルへの入射角範囲は約
１３°以上（Ｆ値で約４．５以下）で、許容範囲を超え
るものであった。

【００１３】すなわち、この従来の構成においては、積
層型ダイクロイックミラーへ入射する照明光の平行度
は、本来ならばそれをその約２倍に高めなければならな
いというほどの低い平行度であったから、積層型ダイク
ロイックミラーへ入射する光源からの照明光の光利用効
率は約１／４と低くなってしまい、スクリーン上では暗
い画像しか得られなかった。

【００１４】メタルハライドランプに比べて照明光の平
行度が高いキセノンランプを光源に用いれば、光源から
の照明光の光利用効率をより高めることが可能である
が、キセノンランプはメタルハライドランプに比べて発
光効率が低く、ランプの消費電力が大きくなるため、実
用上好ましくない。

【００１５】そこで本発明の目的は、キセノンランプの
如き発光効率が低く、消費電力の大きいランプを光源と
して用いることなしに、光源からの光の利用効率を高め
ることができ、しかも液晶パネルや偏光板において従来
見られた温度上昇を軽減させ、明るい画像がスクリーン
上で得られる液晶プロジェクタを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、光源と液晶パネルとの間に、複数の開口
を有するマスクパネルと、マスクパネルの開口を通った
光の像を液晶パネル面の上に作るリレーレンズとを配置
し、光源からの照明光のうちマスクパネルの開口を通過
した光が、液晶パネルの画素開口を通過するように構成
した。

【００１７】また、光源と液晶パネルとの間に配置した
マスクパネル（複数の開口を有するマスクパネル）にお
いて、光源からの照明光のうち開口を通過する光以外は
マスクパネル面で光源側に反射して戻るようにマスクパ
ネル面を光反射面とした。こうして光を有効に使うよう
にした。

【００１８】また、複数の開口を有するマスクパネルに
おいて、該マスクパネルの周辺部に位置する開口の面積
を中央部に位置する開口のそれよりも大きく形成して暗
くなりがちな周辺部を明るくするようにした。また、光
源からの照明光をマスクパネルの開口に集光して導くマ
イクロレンズアレイを備えた。

【００１９】また、液晶パネルはＲ，Ｇ，Ｂの各色の画
素開口を有するカラー液晶パネルであり、光源と液晶パ
ネルとの間に、複数の開口を有するマスクパネルと、入
射光をＲ，Ｇ，Ｂの反射光に色分離して反射する積層型
ダイクロイックミラーを配置し、光源からの照明光のう
ちマスクパネルの開口を通過し、積層型ダイクロイック
ミラーによりＲ，Ｇ，Ｂに色分離された光が、液晶パネ
ルの画素開口を通過するようにした。

【００２０】また、液晶パネルは、互いに直交する２つ
の偏光のそれぞれに対応した画素開口が隣接して配列さ
れた液晶パネルであり、入射光をＰ偏光、Ｓ偏光の反射
光に偏光分離する積層型偏光ビームスプリッタを、複数
の開口を有するマスクパネルと共に、光源と液晶パネル
との間に配置し、光源からの照明光のうちマスクパネル
の開口を通過し、積層型偏光ビームスプリッタによりＰ
偏光、Ｓ偏光に偏光分離された光が、液晶パネルの画素
開口を通過するようにした。

【００２１】また、液晶パネルの画素開口に配置される
色フィルタを省略し、液晶パネルの画素開口にＲ，Ｇ，
Ｂに色分離された光を直接入射させてカラー画像表示を
可能にしたり、或いは色分離されない白色光を直接入射
させてモノクロ画像表示を可能にしたりするため、つま
りカラー表示とモノクロ表示を選択的に行うための色分
離制御手段（光源と液晶パネルとの間に配置した複数の
開口を有するマスクパネルを取り去ったり、また元の位
置に戻したりするマスクパネルの位置制御手段）を備え
た。

【００２２】

【作用】上記構成によれば、光源からの照明光のうち、
マスクパネルの開口を通過した光は、平行度良く液晶パ
ネルの画素開口を通過して遮光部には照射されないた
め、照明光が遮光部に熱エネルギーとして吸収され、液
晶パネルの温度を上昇させることがない。したがって、
明るい照明光を液晶パネルに照射させることができ、明
るい画像を得ることができる。

【００２３】また、マスクパネルの、光源からの光の入
射してくる側の面を反射面とし、光源からの照明光のう
ち、開口を通過する光以外は、該反射面で光源側に反射
して戻るように構成したので、光源側に戻った光が再び
照明光として利用できるので、光利用効率を高めること
ができる。

【００２４】また、マスクパネルの周辺部に位置する開
口の面積を、中央部に位置する開口のそれよりも大きく
設定したので、周辺部の明るさを増加させることがで
き、スクリーン上の画像のシェーディング補正（明るさ
のむらの補正）を行うことができる。また、光源からの
照明光をマスクパネルの開口に集光して導くマイクロレ
ンズアレイを備えたので、開口率を向上して光利用効率
を高めることができる。

【００２５】また、液晶パネルはＲ，Ｇ，Ｂの各色の画
素開口を有するカラー液晶パネルであり、入射光をＲ，
Ｇ，Ｂの反射光に色分離する積層型ダイクロイックミラ
ーを、複数の開口を有するマスクパネルと共に、光源と
液晶パネルとの間に配置し、光源からの照明光のうち、
マスクパネルの開口を通過し、積層型ダイクロイックミ
ラーによりＲ，Ｇ，Ｂに色分離された光が、液晶パネル
の画素開口を通過するように構成したので、照明光が液
晶パネルの遮光部や色フィルタに入射して熱エネルギー
として吸収され、液晶パネルの温度を上昇させることが
ない。このため、明るい照明光を液晶パネルに照射させ
ることができ、明るい画像を得ることができる。

【００２６】また、液晶パネルは、互いに直交する２つ
の偏光のそれぞれに対応した画素開口が隣接して配列さ
れた液晶パネルであり、入射光をＰ偏光、Ｓ偏光の反射
光に偏光分離する積層型偏光ビームスプリッタを、複数
の開口を有するマスクパネルと共に、光源と液晶パネル
との間に配置し、光源からの照明光のうちマスクパネル
の開口を通過し、積層型偏光ビームスプリッタによりＰ
偏光、Ｓ偏光に偏光分離された光が、液晶パネルの画素
開口を通過するようにしたので、照明光に含まれる２つ
の偏光成分を有効利用することができ、明るい画像を得
ることができる。

【００２７】また、液晶パネルの色フィルタを省略し、
液晶パネルの画素開口にＲ，Ｇ，Ｂに色分離された光を
入射させたり、色分離されない白色光を入射させたりで
きる、色分離制御手段を備えたので、ある時はワークス
テーションの高精細のモノクロ表示をしたり、またある
時はカラー表示をしたりと、２通りの使用方法が可能に
なり、使い勝手が良い。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例としての液
晶プロジェクタの光学系を示す断面図である。

【００２９】同図において、１はメタルハライドラン
プ、２は照明光、３はランプリフレクタ、４はマスクパ
ネル、４ａは開口、４ｂは反射面、４ｃはマイクロレン
ズアレイ、５はコンデンサレンズ、６はミラー、７はリ
レーレンズ、８は積層型ダイクロイックミラー、９Ｒは
赤（Ｒ）色光、９Ｇは緑（Ｇ）色光、９Ｂは青（Ｂ）色
光、１０はコンデンサレンズ、１０ａは偏光板、１１は
液晶パネル、１１ＲはＲ画素開口、１１ＧはＧ画素開
口、１１ＢはＢ画素開口、１１ａは偏光板、１２は投写
レンズ、２０は移動機構、である。

【００３０】メタルハライドランプ１からの照明光２
は、ランプリフレクタ３を介して、マスクパネル４に照
射される。なお、本実施例では、マスクパネル４をメタ
ルハライドランプ１とコンデンサレンズ５の間に配置し
たが、これに限るものではなく、メタルハライドランプ
１とリレーレンズ７の間であればどこに配置してもよ
い。

【００３１】図２は、図１におけるマスクパネル４の、
ランプ１の側から見た正面図である。マスクパネル４に
は、複数の開口４ａが形成されており、その他の部分に
は反射面４ｂが形成されている。メタルハライドランプ
１からの照明光２のうち、開口４ａを通過する光以外
は、メタルハライドランプ１側に反射面４ｂで反射して
戻るように構成したので、メタルハライドランプ１側に
戻った光が再び照明光として利用できるので、光利用効
率を高めることができる。

【００３２】図２において、開口４ａの面積は、マスク
パネル４の中央部に位置する開口の面積よりも、周辺部
に位置する開口の面積の方が大きくなっている。一般
に、メタルハライドランプを用いた照明光学系において
は、中央部に比べて周辺部の明るさが低くなる。ここ
で、周辺部に位置する開口４ａの面積を大きく設定する
ことによって、開口４ａを通過する光の量が増加するの
で、これにより周辺部の明るさを増加させることができ
る。

【００３３】一方、逆に周辺部の開口４ａの面積を小さ
くすることによって、開口４ａを通過する光の量が減少
するので、これにより中央部の明るさを減少させること
ができる。実際には、スクリーン面上の画像の明るさ分
布が均一になるように、開口４ａの面積が画面全体にわ
たって調整される。このようにして、スクリーン上の画
像のシェーディング補正を行うことができる。

【００３４】図１に戻り、開口４ａには、マイクロレン
ズアレイ４ｃが形成されている。照明光２をマスクパネ
ル４の開口４ａに集光させ、開口率を向上して光利用効
率を高めることができる。マスクパネル４のマイクロレ
ンズアレイ４ｃに入射して集光され、開口４ａを通過し
た光は、コンデンサレンズ５、ミラー６、リレーレンズ
７、積層型ダイクロイックミラー８、コンデンサレンズ
１０を介して、液晶パネル１１に照射される。

【００３５】コンデンサレンズ５は、マスクパネル４の
開口４ａからの光を効率良くリレーレンズ７に導く目的
で設けたものであり、リレーレンズ７を構成するレンズ
群の一部分とみなすこともできる。ミラー６は、マスク
パネル４とリレーレンズ７との距離が長くなるので、光
路を折り曲げて装置を小型化する目的で設けたものであ
る。

【００３６】リレーレンズ７は、マスクパネル４の開口
４ａの像を液晶パネル１１上につくるように構成されて
おり、レンズ設計により十分収差を小さくしたレンズ構
成となっている。図では、マスクパネル４の画面サイズ
と液晶パネル１１の画面サイズは同一とし、倍率１倍の
結像レンズを用いた。これにより、レンズ構成が入射側
と出射側とが対称の形になり、歪曲収差の発生が原理的
になく好都合である。

【００３７】図３は、図１における積層型ダイクロイッ
クミラー８の構成を示す断面図である。図３に見られる
ように、積層型ダイクロイックミラー８は、３枚の平板
ガラス８ａ、８ｂ、８ｃを積層した構造となっている。
平板ガラス８ｃの表面には、Ｂ色光を反射し、Ｒ色光と
Ｇ色光を透過するダイクロイックミラー面８ｄが形成さ
れている。平板ガラス８ｃと平板ガラス８ｂの境界面に
は、Ｇ光を反射し、Ｒ光を透過するダイクロイックミラ
ー面８ｅが形成されている。平板ガラス８ｂと平板ガラ
ス８ａの境界面には、Ｒ光を反射するミラー面８ｆが形
成されている。

【００３８】平板ガラス８ｃと平板ガラス８ｂの厚さｔ
は、液晶パネルの画素ピッチｐと、平板ガラスの８ｃ、
８ｂの屈折率ｎにより定まる。例えば、ｎ＝１．５２と
すると、ｔ＝１．３５×ｐとなる。

【００３９】積層型ダイクロイックミラー８に入射した
光は、まずダイクロイックミラー面８ｄにより、Ｂ色光
９Ｂが反射される。残りの光は透過し、ダイクロイック
ミラー面８ｅにより、Ｇ色光９Ｇが反射される。Ｇ色光
９Ｇは、ダイクロイックミラー面８ｄを透過し、Ｂ色光
９Ｂと並んで進行する。残りの光は、Ｒ色光９Ｒであ
り、ミラー面８ｆで反射された後、ダイクロイックミラ
ー面８ｅとダイクロイックミラー面８ｄを透過し、Ｂ色
光９Ｂ、Ｇ色光９Ｇと並んで進行する。

【００４０】図１に戻り、コンデンサレンズ１０は、光
を効率良く投写レンズ１２に導く目的で設けたものであ
り、コンデンサレンズ５と同様に、リレーレンズ７を構
成するレンズ群の一部分とみなすこともできる。

【００４１】液晶パネル１１は、図７に示したカラー液
晶パネル１１と同一のものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の
画素開口１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを有する。積層型ダイ
クロイックミラー８により色分離されたＲ，Ｇ，Ｂの反
射光９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは、液晶パネル１１の各色の画素
開口１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにそれぞれ入射し通過す
る。なお、本実施例では、液晶パネル１１にはマイクロ
レンズアレイがないが、マイクロレンズアレイを有する
液晶パネル１１を用いることもできる。

【００４２】コンデンサレンズ１０の出射側の面には偏
光板１０ａが配置され、液晶パネル１１の出射側の面に
は偏光板１１ａが配置される。偏光板１０ａ、液晶パネ
ル１１、偏光板１１ａにより、照明光２が変調され、画
像が形成される。液晶パネル１１の画像は、投写レンズ
１２によりスクリーン（図示せず）上に拡大投写され
る。

【００４３】上記構成によれば、メタルハライドランプ
１からの照明光のうちマスクパネル４の開口４ａを通過
した光は、液晶パネル１１の画素開口１１Ｒ、１１Ｇ、
１１Ｂを通過して遮光部１１ｃには照射されないため、
照明光２が遮光部１１ｃに熱エネルギーとして吸収さ
れ、液晶パネル１１の温度を上昇させることがない。し
たがって、明るい照明光を液晶パネル１１に照射させる
ことができ、明るい画像を得ることができる。

【００４４】また、液晶パネル１１はＲ，Ｇ，Ｂの各色
の画素開口を有するカラー液晶パネル１１であり、入射
光２をＲ，Ｇ，Ｂの反射光９Ｒ、９Ｇ、９Ｂに色分離す
る積層型ダイクロイックミラー８を備え、メタルハライ
ドランプ１からの照明光２のうちマスクパネル４の開口
４ａを通過し、積層型ダイクロイックミラー８により
Ｒ，Ｇ，Ｂに色分離された光９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが、カラ
ー液晶パネル１１のＲ，Ｇ，Ｂの各色の画素開口１１
Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを通過するように構成したので、照
明光２が液晶パネル１１の遮光部１１ｃや色フィルタ１
１ｒ、１１ｇ、１１ｂに入射して熱エネルギーとして吸
収され、液晶パネル１１の温度を上昇させることがな
い。

【００４５】このため、明るい照明光を液晶パネル１１
に照射させることができ、明るい画像を得ることができ
る。なお、液晶パネル１１はカラー液晶パネルであり、
色フィルタ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂが設けられていた
が、これに限るものではなく、色フィルタを省略したモ
ノクロ液晶パネルを用いることも可能である。

【００４６】液晶パネル１１の画素開口にはＲ，Ｇ，Ｂ
に色分離された光９Ｒ、９Ｇ、９Ｂが入射するので、色
フィルタがなくても、カラー画像表示が可能である。ま
た、このようにモノクロ液晶パネルを用いた場合には、
例えば、色分離制御手段とも言える移動機構２０によ
り、マスクパネル４を光路中から取り外すことにより、
液晶パネル１１の画素開口１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに
は、色分離されない白色光を入射させることができ、カ
ラー表示の場合の３倍の高精細のモノクロ表示が可能に
なる。

【００４７】マスクパネル４を移動機構２０により脱着
可能としたことにより、本液晶プロジェクタをある時は
ワークステーションの高精細のモノクロ表示をしたり、
またある時はカラー表示をしたりと、２通りの使用方法
が可能になる。なお、積層型ダイクロイックミラー８
は、１枚で白色光をＲ，Ｇ，Ｂ３色に色分離するため
に、平板ガラス３枚を積層したが、これに限るものでは
ない。平板ガラス２枚を積層した積層型ダイクロイック
ミラーを２枚用いてもよい。

【００４８】次に図４は、本発明の第２の実施例として
の液晶プロジェクタの光学系を示す断面図である。図１
のミラー６の代わりに積層型ダイクロイックミラー１３
を用い、積層型ダイクロイックミラー８の代わりに積層
型ダイクロイックミラー１４を用いた。

【００４９】図４において、積層型ダイクロイックミラ
ー１３は、２枚の平板ガラス１３ａ、１３ｂを積層した
構造となっている。平板ガラス１３ｂの表面には、Ｇ色
光とＢ色光を反射し、Ｒ色光を透過するダイクロイック
ミラー面１３ｃが形成されている。平板ガラス１３ｂと
平板ガラス１３ａの境界面には、Ｒ色光を反射するミラ
ー面１３ｄが形成されている。

【００５０】積層型ダイクロイックミラー１４は、２枚
の平板ガラス１４ａ、１４ｂを積層した構造となってい
る。平板ガラス１４ｂの表面には、Ｂ色光を反射し、Ｒ
色光とＧ色光を透過するダイクロイックミラー面１４ｃ
が形成されている。平板ガラス１４ｂと平板ガラス１４
ａの境界面には、Ｒ色光とＧ色光を反射するミラー面１
４ｄが形成されている。

【００５１】積層型ダイクロイックミラー１３に入射し
た光は、まずダイクロイックミラー面１３ｃにより、Ｇ
色光とＢ色光１５ＧＢが反射される。残りのＲ色光１５
Ｒは透過し、ミラー面１３ｄにより反射され、ダイクロ
イックミラー面１３ｃを透過し、Ｇ色光とＢ色光１５Ｇ
Ｂと並んで進行し、積層型ダイクロイックミラー１４に
入射する。

【００５２】積層型ダイクロイックミラー１４に入射し
た光のうち、Ｇ色光とＢ色光１５ＧＢは、ダイクロイッ
クミラー面１４ｃにより、Ｂ色光１５Ｂが反射される。
残りのＧ色光１５Ｇは透過し、ミラー面１４ｄにより反
射され、ダイクロイックミラー面１４ｃを透過し、Ｂ色
光１５Ｂと並列して進行する。

【００５３】一方、Ｒ色光１５Ｒは、ダイクロイックミ
ラー面１４ｃを透過し、ミラー面１４ｄにより反射さ
れ、ダイクロイックミラー面１４ｃを透過し、Ｂ色光１
５Ｂ、Ｇ色光１５Ｇと並んで進行する。その他は、図１
と同じである。

【００５４】なお、マスクパネル４とリレーレンズ７を
用いる構成は、色分離のための積層型ダイクロイックミ
ラー８、１３、１４と組み合わせるのに好適であるが、
これに限るものではなく、偏光分離光学系と組み合わせ
てもよい。

【００５５】図５は、本発明の第３の実施例としての液
晶プロジェクタの光学系を示す断面図である。メタルハ
ライドランプ１からの照明光２は、ランプリフレクタ３
を介して、マスクパネル１６に照射される。

【００５６】マスクパネル１６には、複数の開口１６ａ
が形成されており、その他の部分には反射面１６ｂが形
成されている。メタルハライドランプ１からの照明光２
のうち、開口１６ａを通過する光以外は、メタルハライ
ドランプ１側に反射して戻るように構成したので、メタ
ルハライドランプ１側に戻った光が再び照明光として利
用できるので、光利用効率を高めることができる。

【００５７】開口１６ａには、マイクロレンズアレイ１
６ｃが形成されている。開口１６ａの面積は、マスクパ
ネル１６の中央部に位置する開口の面積よりも、周辺部
に位置する開口の面積の方が大きくなっている。これに
より、中央部に比べて周辺部の明るさを向上させること
ができ、スクリーン上の画像のシェーディング補正を行
うことができる。

【００５８】マスクパネル１６のマイクロレンズアレイ
１６ｃに入射して集光され、開口１６ａを通過した光
は、コンデンサレンズ５、ミラー６、リレーレンズ７、
積層型偏光ビームスプリッタ１７、コンデンサレンズ１
０を介して、液晶パネル１９に照射される。コンデンサ
レンズ５は、マスクパネル１６の開口１６ａからの光を
効率良くリレーレンズ７に導く目的で設けたものであ
り、リレーレンズ７を構成するレンズ群の一部分とみな
すこともできる。

【００５９】ミラー６は、マスクパネル１６とリレーレ
ンズ７との距離が長くなるので、光路を折り曲げて装置
を小型化する目的で設けたものである。リレーレンズ７
は、マスクパネル１６の開口１６ａの像を液晶パネル１
９上につくるように構成されており、レンズ設計により
十分収差を小さくしたレンズ構成となっている。図で
は、マスクパネル１６の画面サイズと液晶パネル１９の
画面サイズは同一とし、倍率１倍の結像レンズを用い
た。これにより、レンズ構成が入射側と出射側とがほぼ
対称の形になり、歪曲収差の発生が原理的になく好都合
である。

【００６０】積層型偏光ビームスプリッタ１７は、三角
プリズム１７ａと平板ガラス１７ｂを積層した構造とな
っている。三角プリズム１７ａと平板ガラス１７ｂの境
界面１７ｃには、ｓ偏光１８ｓを反射し、ｐ偏光１８ｐ
を透過する偏光ビームスプリッタ面１７ｃが形成されて
いる。平板ガラス１７ｂの裏面にはミラー面１７ｄが形
成されている。

【００６１】積層型偏光ビームスプリッタ１７に入射し
た光は、偏光ビームスプリッタ面１７ｃにより、ｓ偏光
１８ｓが反射される。残りのｐ偏光１８ｐは透過し、ミ
ラー面１７ｄにより反射され、偏光ビームスプリッタ面
１７ｃを透過し、ｓ偏光１８ｓと並んで進行する。コン
デンサレンズ１０は、光を効率良く投写レンズ１２に導
く目的で設けたものであり、コンデンサレンズ５と同様
に、リレーレンズ７を構成するレンズ群の一部分とみな
すこともできる。

【００６２】液晶パネル１９は、ｐ、ｓ各偏光の画素開
口１９ｐ、１９ｓを有する。積層型偏光ビームスプリッ
タ１７により偏光分離されたｐ、ｓの反射光１８ｓ、１
８ｐは、液晶パネル１９の各偏光の画素開口１９ｐ、１
９ｓにそれぞれ入射し通過する。積層型偏光ビームスプ
リッタ１７、液晶パネル１９、偏光板１９ａにより、照
明光２が変調され、画像が形成される。液晶パネル１９
の画像は、投写レンズ１２によりスクリーン（図示せ
ず）上に拡大投写される。

【００６３】上記構成によれば、メタルハライドランプ
１からの照明光２のうちマスクパネル１６の開口１６ｂ
を通過し、積層型偏光ビームスプリッタ１７によりＰ偏
光、Ｓ偏光に偏光分離された光１８ｐ、１８ｓが、液晶
パネル１９のＰ偏光、Ｓ偏光の各偏光の画素開口１９
ｐ、１９ｓを通過するように構成したので、照明光２に
含まれる２つの偏光成分を有効利用することができ、明
るい画像を得ることができる。

【００６４】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、複数の
開口を有するマスクパネルと、マスクパネルの像を液晶
パネル面の上に作るリレーレンズとを備え、光源からの
照明光のうちマスクパネルの開口を通過した光が、液晶
パネルの画素開口を通過するように構成したので、光源
からの照明光のうちマスクパネルの開口を通過した光は
液晶パネルの画素開口を通過して遮光部には照射されな
いため、照明光が遮光部に熱エネルギーとして吸収さ
れ、液晶パネルの温度を上昇させることがない。

【００６５】したがって、明るい照明光を液晶パネルに
照射させることができ、明るい画像をスクリーン上に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての液晶プロジェクタの
光学系を示す断面図である。

【図２】図１におけるマスクパネル４の正面図である。

【図３】図１における積層型ダイクロイックミラー８の
断面図である。

【図４】本発明の別の実施例としての液晶プロジェクタ
の光学系を示す断面図である。

【図５】本発明の更に別の実施例としての液晶プロジェ
クタの光学系を示す断面図である。

【図６】従来の液晶プロジェクタの光学系を示す断面図
である。

【図７】カラー液晶パネル１１の正面図である。

【符号の説明】

１…メタルハライドランプ、２…照明光、３…ランプリ
フレクタ、４…マスクパネル、４ａ…開口、４ｂ…反射
面、４ｃ…マイクロレンズアレイ、５…コンデンサレン
ズ、６…ミラー、７…リレーレンズ、８…積層型ダイク
ロイックミラー、８ａ…平板ガラス、８ｂ…平板ガラ
ス、８ｃ…平板ガラス、８ｄ…ダイクロイックミラー
面、８ｅ…ダイクロイックミラー面、８ｆ…ミラー面、
９Ｒ…赤（Ｒ）色光、９Ｇ…緑（Ｇ）色光、９Ｂ…青
（Ｂ）色光、１０…コンデンサレンズ、１０ａ…偏光
板、１１…液晶パネル、１１Ｒ…Ｒ画素開口、１１Ｇ…
Ｇ画素開口、１１Ｂ…Ｂ画素開口、１１ａ…偏光板、１
２…投写レンズ、１３…積層型ダイクロイックミラー、
１３ａ…平板ガラス、１３ｂ…平板ガラス、１３ｃ…ダ
イクロイックミラー面、１３ｄ…ミラー面、１４…積層
型ダイクロイックミラー、１４ａ…平板ガラス、１４ｂ
…平板ガラス、１４ｃ…ダイクロイックミラー面、１４
ｄ…ミラー面、１５Ｒ…赤（Ｒ）色光、１５Ｇ…緑
（Ｇ）色光、１５Ｂ…青（Ｂ）色光、１６…マスクパネ
ル、１６ａ…開口、１６ｂ…反射面、１６ｃ…マイクロ
レンズアレイ、１７…積層型偏光ビームスプリッタ、１
７ａ…三角プリズム、１７ｂ…平板ガラス、１７ｃ…偏
光ビームスプリッタ面、１７ｄ…反射面、１８ｐ…ｐ偏
光、１８ｓ…ｓ偏光、１９…液晶パネル、１９ａ…偏光
板、１９ｐ…ｐ偏光画素開口、１９ｓ…ｓ偏光画素開
口、２０…移動機構。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と前記液晶パネルとの間に、複数の開口を有す
   るマスクパネルと、リレーレンズを配置し、光源からの
   照明光のうちマスクパネルの開口を通過した光が、リレ
   ーレンズにより液晶パネル面に結像して、該パネル面の
   画素開口を通過するようにしたことを特徴とする液晶プ
   ロジェクタ。
2. 【請求項２】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と前記液晶パネルとの間に、複数の開口を有す
   るマスクパネルを配置し、光源からの照明光のうちマス
   クパネルの開口を通過する光以外の光が、マスクパネル
   面から光源側に反射して戻るように、前記マスクパネル
   面を反射面としたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
3. 【請求項３】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と前記液晶パネルとの間に、複数の開口を有す
   るマスクパネルを配置して、光源からの照明光のうち前
   記マスクパネルの開口を通過した光のみが前記液晶パネ
   ルに達する如くし、その際、該マスクパネルの周辺部に
   位置する開口の面積を、中央部に位置する開口のそれよ
   り大きく形成したことを特徴とする液晶プロジェクタ。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３に記載の液晶プロジ
   ェクタにおいて、前記光源からの照明光を前記マスクパ
   ネルの各開口に集光して導くためのマイクロレンズアレ
   イを、前記光源とマスクパネルとの間に配置したことを
   特徴とする液晶プロジェクタ。
5. 【請求項５】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画素開口を有するカラ
   ー液晶パネルからなる前記液晶パネルと、の間に、複数
   の開口を有するマスクパネルと、リレーレンズと、入射
   光をＲ，Ｇ，Ｂの各反射光に色分離して反射する積層型
   ダイクロイックミラーとを配置し、光源からの照明光の
   うちマスクパネルの開口を通過した光が、リレーレンズ
   により前記液晶パネル面に結像する際、前記積層型ダイ
   クロイックミラーによりＲ，Ｇ，Ｂに色分離された光と
   して該液晶パネル面に結像し、該パネル面の画素開口を
   通過するようにしたことを特徴とする液晶プロジェク
   タ。
6. 【請求項６】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と、互いに直交する２つの偏光のそれぞれに対
   応した画素開口が隣接して配列された液晶パネルからな
   る前記液晶パネルと、の間に、複数の開口を有するマス
   クパネルと、リレーレンズと、入射光をＰ偏光，Ｓ偏光
   の反射光に偏光分離して反射する積層型偏光ビームスプ
   リッタとを配置し、光源からの照明光のうちマスクパネ
   ルの開口を通過した光が、リレーレンズにより前記液晶
   パネル面に結像する際、前記積層型偏光ビームスプリッ
   タによりＰ偏光，Ｓ偏光に偏光分離された光として該液
   晶パネル面に結像し、該パネル面の画素開口を通過する
   ようにしたことを特徴とする液晶プロジェクタ。
7. 【請求項７】 光源からの照明光を液晶パネルに照射
   し、液晶パネルの画像を投写レンズによりスクリーン上
   に拡大投写する液晶プロジェクタにおいて、 前記光源と、 その画素開口がＲ，Ｇ，Ｂの各色に位置的に対応しては
   いるが、それぞれの開口面に色フィルタは有しない前記
   画素開口を有する前記液晶パネルと、の間に、 複数の開口を有するマスクパネルと、リレーレンズと、
   入射光をＲ，Ｇ，Ｂの各反射光に色分離して反射する積
   層型ダイクロイックミラーとを配置すると共に、前記マ
   スクパネルをその所定位置から取り外したり、また所定
   位置に戻したりすることのできるマスクパネルの位置制
   御手段を設け、 マスクパネルが所定位置にあるときは、前記光源からの
   照明光のうちマスクパネルの開口を通過した光が、リレ
   ーレンズにより前記液晶パネル面に結像する際、前記積
   層型ダイクロイックミラーによりＲ，Ｇ，Ｂに色分離さ
   れた光として該液晶パネル面に結像し、該パネル面の画
   素開口を通過してカラー画像表示を可能とするが、 マスクパネルが所定位置から取り外しされたときは、前
   記光源からの照明光は、マスクパネルがないことから、
   色分離されない白色光としてリレーレンズ、積層型ダイ
   クロイックミラーを介して前記液晶パネル面に結像し、
   該パネル面の画素開口を通過してモノクロ画像表示を可
   能とするようにしたことを特徴とする液晶プロジェク
   タ。