JPH0637362Y2 - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は液晶プロジェクタに関するものである。

〔従来の技術〕

液晶プロジェクタは、透過型の液晶表示パネルを用いて
テレビジョン画像等を表示させ、この液晶表示パネルの
表示像を投影レンズによってスクリーン面に拡大投影す
るもので、この液晶プロジェクタは、前記液晶表示パネ
ルの後方に光源を配置して液晶表示パネルをその背面側
から照明し、液晶表示パネルを通った光つまり表示画像
を液晶表示パネルの前方に設けた投影レンズにより拡大
してスクリーン面に投影する構成となっている。

ところで、上記液晶プロジェクタにおいては、できるだ
け輝度の高い明るい画像をスクリーン面に投影すること
が望まれている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の液晶プロジェクタでは、液晶表示
パネルに入射する照明光の輝度が光源の輝度によって決
まるため、投影画像の輝度を十分に高くすることができ
なかった。

この考案は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、光源の輝度より高
い輝度の照明光を液晶表示パネルに入射させて、輝度の
高い明るい画像を投影することができる液晶プロジェク
タを提供することにある。

〔問題点を解決する手段〕

この考案の液晶プロジェクタは、液晶表示パネルと、こ
の液晶表示パネルにその裏面側から照明光を照射する光
源と、前記液晶表示パネルを透過した光を投影する投影
レンズとを備え、かつ前記光源と前記液晶表示パネルと
の間に、前記光源からの照明光の光束を圧縮する光束圧
縮レンズを設けるとともに、前記光束圧縮レンズは、一
面に多数の細巾レンズ部をその巾方向に連続させて形成
したフレネルレンズとするとともに、このフレネルレン
ズの他面に、前記各レンズ部間の段差面にそれぞれ対応
させて、この段差面を通る光の吸収層を設けたことを特
徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、この考案は、光源と液晶表示パネルとの間に
光束圧縮レンズを設けることにより、光源からの照明光
の光束を前記光束圧縮レンズで圧縮してこの照明光の輝
度を上げてやるようにしたものであり、この考案によれ
ば、光源の輝度より高い輝度の照明光を液晶表示パネル
に入射させて、輝度の高い明るい画像を投影することが
できる。

また、上記光束圧縮レンズとして用いたフレネルレンズ
は、安価である反面、その各レンズ部間の段差面を通っ
た光が各レンズ部のレンズ面を通った正常方向の光とは
異なる方向の光となるため、前記段差面を通った不要光
と前記各レンズ部のレンズ面を通った正常方向の光との
両方が液晶表示パネルに入射すると、この液晶表示パネ
ルの表示画像のコントラストが低下するだけでなく、表
示画像中に前記不要光によるハレーションが発生して、
スクリーン投影画像の画質が悪くなるが、この考案で
は、上記フレネルレンズに前記段差面を通る光の吸収層
を設けているため、前記各レンズ部のレンズ面を通った
正常方向の光だけを液晶表示パネルに入射させることが
できる。

このため、この考案によれば、光束圧縮レンズにフレネ
ルレンズを用いたものでありながら、液晶表示パネルに
コントラストが良くかつハレーションのない良好な画像
を表示させて、この画像を投影することができる。

しかも、この考案では、上記吸収層を、フレネルレンズ
のレンズ部形成面ではなく、このフレネルレンズの他面
の平坦面に設けているため、前記吸収層の形成は容易で
ある。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面を参照して説明する。

まず液晶プロジェクタの構成を説明すると、第１図およ
び第２図において、10はプロジェクタ本体であり、この
プロジェクタ本体10の前面側下部には、プロジェクタ本
体10を斜め上向きに支持するための脚体10aが設けられ
ている。

20はプロジェクタ本体10の前面に設けらえた投影レンズ
であり、この投影レンズ20は、プロジェクタ本体10の前
面に貫通固定した筒体21に螺合された鏡筒22内に設けら
れており、この鏡筒22を回すことにより図示しない外部
スクリーンの位置に応じて焦点を調節されるようになっ
ている。

30はプロジェクタ本体10内の前部側に前記投影レンズと
対向させて垂直に設けられたテレビジョン画像を表示す
るドットマトリックス型の透過型カラー液晶表示パネル
であり、この液晶表示パネル30はプロジェクタ本体10内
に垂直に設けられた後述する構成の表示パネル冷却体31
に取付けられている。

なお、38はプロジェクタ本体10内の一側に立設配置され
たメイン回路基板であり、このメイン回路基板38には図
示しないアンテナによって受信したテレビジョン電波を
処理して画像信号を出力するリニア回路および表示駆動
回路が構成されており、前記液晶表示パネル30はこのメ
イン回路基板38の表示駆動回路部にシート状のフレキシ
ブルコネクタ（図示せず）によって接続されている。

また、40は液晶表示パネル30と投影レンズ20との間に配
置された集光フレネルレンズである。この集光フレネル
レンズ40は液晶表示パネル30の表示画像を投影レンズ20
に集光させるもので、この集光フレネルレンズ40はアク
リル樹脂等からなる透明板の一面にその全面にわたって
多数の細巾環状凸レンズ部を同心円状に形成したサーキ
ュラフレネルレンズとされており、この集光フレネルレ
ンズ40はプロジェクタ本体10内に設けたレンズ保持枠11
に保持されている。

50はプロジェクタ本体10内の後部側に設けられた光源装
置であり、この光源装置50からの照明光は表示パネル冷
却体31を通って液晶表示パネル30にその裏面側から入射
し、この液晶表示パネル30を透過した光つまり液晶表示
パネル30の表示画像は、集光フレネルレンズ40により投
影レンズ20に集光されてこの投影レンズ20によってスク
リーン面に拡大投影されるようになっている。

前記光源装置50は、前面に円形の開口を形成した金属板
からなる光源ボックス51内に、光源ランプ52と、この光
源ランプ52からの照明光を液晶表示パネル30に向けて反
射させるリフレクタ53とを設けたもので、このリフレク
タ53は、光源ランプ52からの照明光を光軸Ｏと平行な平
行光として反射させる放物面鏡リフレクタとされてお
り、このリフレクタ53は光源ボックス51にねじ止め等の
手段によって固定されている。なお、光源ランプ52とし
ては、発光輝度が高いキセノンランプ等の高電圧アーク
ランプが使用されている。

この光源ランプ52は、その基部をリフレクタ53のネック
部に挿通し、その発光部（アース発生部）が放物面鏡リ
フレクタ53の焦点位置に一致するように位置決めしてリ
フレクタ53に支持されており、その両端の陽極端子52a
および陰極端子52bは、リード線54a,54bによって光源ボ
ックス51の側方に立設配置された光源用電源回路基板55
に接続されている。

また、前記リフレクタ53の開口径は表示パネル30よりも
大きくされており、この光源装置50は、表示パネル30の
表示領域より十分大きな巾（径）の光束の照明光を表示
パネル30に向けて照射するようになっている。

なお、56は前記光源装置50の前面側周囲を囲む金属板か
らなる防爆壁であり、この防爆壁56は、キセノンランプ
等の高電圧アークランプからなる光源ランプ52が異常過
熱を発生して破裂したときに飛散破片（ガラス片）が周
囲に飛散してプロジェクタ本体10内の回路基板38,55等
が損傷されるのを防ぐために設けられている。

次に、前記表示パネル冷却体31の構成を説明すると、こ
の表示パネル冷却体31は、光源装置50からの放射熱（光
源ランプ52の発生熱）によるプロジェクタ本体10内の昇
温によって加熱される液晶表示パネル30を冷却するため
のもので、この表示パネル冷却体31は、液晶表示パネル
30より十分大きな外形を有する垂直な枠体32の両面をガ
ラス等の透明板33,34で閉塞した密閉構造の冷却容器内
にエチレングリコール水溶液等の透明な冷却媒体35を充
填したもので、液晶表示パネル30は、この表示パネル冷
却体31の投影レンズ側透明板34の外面に接面させて接着
等の手段により固定されている。

また、36は前記表示パネル冷却体31に液晶表示パネル30
と対応する部分を避けて設けられた冷却用パイプであ
り、この冷却用パイプ36は、その両端側が冷却容器の両
側面から外部に突出する状態で冷却容器内の上部に挿通
されている。この冷却用パイプ36は、表示パネル冷却体
31内の冷却媒体35が吸収した熱を外部に放出するもの
で、この冷却用パイプ36の冷却容器内に挿入された中央
部は吸熱部とされ、冷却容器外に突出する両端側部分は
放熱部とされており、この各放熱部には複数枚の放熱フ
イン37,37が設けられている。

この放熱フイン37,37は縦長帯板状の大面積フインとさ
れており、この各放熱フイン37,37は、プロジェクタ本
体10内を流れて液晶表示パネル30を冷却した空気を良好
に排気方向に導くように、その板面を液晶表示パネル30
の表示面に対して垂直な方向に沿わせるとともに、下端
側から上端側に向かって内側（表示パネル冷却体31の中
央側）に傾くように傾斜させて互いに平行に設けられて
いる。

この冷却用パイプ36は、その構造は図示しないが一般の
ヒートパイプと同様に、両端を閉塞するとともに内部を
真空とした金属パイプ内に微少量の作動流体（伝熱媒
体）を封入したもので、この冷却用パイプ36の内面には
その全域に、パイプ内の作動流体を毛細管現象により放
熱部側から吸熱部側に導く石綿状のウイックが形成され
ている。

前記作動流体は、蒸発・凝縮の可逆２相変化により伝熱
を行なうもので、この作動流体としては例えばフロン等
のような潜熱係数が高くかつ浸透性にすぐれた流体が使
用されている。

この作動流体は、冷却用パイプ36の吸熱部において表示
パネル冷却体31内の冷却媒体35との熱交換により昇温し
て蒸発し、蒸気となってパイプ36内を上昇するととも
に、放熱部において外部への放熱により凝縮して液化す
るもので、潜熱を奪われて液化した作動流体は、ウイッ
クに浸透してその毛細管現象により再び吸熱部へと導か
れる。

なお、この冷却用パイプ36は、その吸熱部において蒸発
した作動流体をパイプ両端の放熱部に導き、放熱部にお
いて液化してウイックに浸透した作動流体を再び吸熱部
に導くために、中央部が最も低くかつ両端側が斜め上方
に向かって傾斜する形状に折曲されている。

すなわち、前記表示パネル冷却体31は、その内部の冷却
媒体35により内側から冷却されてこの表示パネル冷却体
31に固定した液晶表示パネル30を強制的に冷却するもの
で、冷却媒体35が吸収した熱は冷却用パイプ36の放熱部
に設けた放熱フィン37,37によって外部に放熱されるか
ら、冷却媒体35の温度は常に低温に維持される。

一方、前記プロジェクタ本体10の前後面および両側面の
下縁側には、それぞれ外気をプロジェクタ本体10内に取
入れるためのスリット状の吸気孔12,12が設けられると
ともに、プロジェクタ本体10の上面にはその中央部に複
数のスリット状排気孔13が設けられており、さらにプロ
ジェクタ本体10内の上部には、前記スリット状排気孔13
の形成部下に位置させて送風ファン14が設置されてい
る。

この送風ファン14は、前記各吸気孔12,12からプロジェ
クタ本体10内に外気を吸入するとともにこの外部から取
入れた冷却空気を前記排気孔13から排出するもので、プ
ロジェクタ本体10の前面および両側面の吸気孔12,12か
らプロジェクタ本体10内に取入れられた冷却空気は、第
１図に矢印で示すようにプジェクタ本体10内を流れて集
光フレネルレンズ40および液晶表示パネル30やメイン回
路基板38等を空冷するとともに、表示パネル冷却体31の
放熱フィン37,37との熱交換を行なって排気孔13から排
出される。

また、プロジェタ本体10の後面の吸気孔12からプロジェ
クタ本体10内に取入れられた冷却空気は、光源装置50を
その背面側から空冷して光源ボックス51の外面とプロジ
ェクタ本体10内に設けた仕切り壁15との間から光源装置
50の前方に流れ、プロジェクタ本体10の両側面の吸気孔
12から取入れられて光源装置50をその前面側から空冷し
た冷却空気とともに排気孔13から排出される。

一方、前記光源装置50と表示パネル冷却体31との間に
は、光源装置50からの光束の巾を圧縮する光束圧縮レン
ズ60と、この光束圧縮レンズ60により圧縮された光を表
示パネル30への入射光軸Ｏに沿う平行光に補正する光束
補正レンズ65とが、プロジェクタ本体10内に設けたレン
ズ保持枠16,17にそれぞれ保持させて光軸Ｏに対し垂直
に設けられている。

この光束圧縮レンズ60および光束補正レンズ65はいずれ
もリニアフレネルレンズとされており、光束圧縮用リニ
アフレネルレンズ60は、光源装置50からの光束の断面積
より若干大きな面積のものとされている。

第３図および第４図は上記光束圧縮用リニアフレネルレ
ンズ60を示している。このフレネルレンズ60は、アクリ
ル樹脂等からなる透明板の一面に、この透明板の巾方向
（水平方向）に沿う多数の細巾帯状レンズ部61,61をそ
の巾方向に連続させて平行に形成したもので、各レンズ
部61,61のレンズ面61a,61aは、透明板面に対し凸レンズ
と同様な曲率で傾斜する凸レンズ面とされている。

また、このフレネルレンズ60の他面は平坦面となってお
り、この面には、上記各レンズ部61,61間の段差面61b,6
1bにそれぞれ対応させて、この段差面61b,61bを通った
光をカットする光吸収層62,62が設けられている。

この光束圧縮用リニアフレネルレンズ60は、光源装置50
からの円形光束の巾を縦方向に圧縮してその輝度を上げ
るためのもので、光軸Ｏと平行な方向からフレネルレン
ズ60に入射する円形光束の光Ａは、このフレネルレンズ
60の各レンズ面61a,61aにより屈折集光されて横長楕円
形の高輝度光束となり、この後、光束補正用リニアフレ
ネルレンズ65を通って液晶表示パネル30に入射する。

また、上記光束圧縮用リニアフレネルレンズ60の他面面
には、上記各レンズ部61,61間の段差面61b,61bを通った
光をカットする光吸収層62,62が設けられているため、
このフレネルレンズ60を出射して液晶表示パネル30に入
射する光Ａは、上記各レンズ部61,61のレンズ面61a,61a
を通った正常方向の光だけである。

一方、上記光束補正用リニアフレネルレンズ65は、アク
リル樹脂等からなる透明板の一面に、この透明板の巾方
向（水平方向）に沿う多数の細巾帯状レンズ部をその巾
方向に連続させて平行に形成したもので、各レンズ部の
レンズ面は透明板面に対し凹レンズと同様な曲率で傾斜
する凹レンズ面とされている。

そして、この光束補正用リニアフレネルレンズ65は、光
束圧縮用リニアフレネルレンズ60により屈折集光された
横長楕円形の光束の縦方向巾が、液晶表示パネル30の横
長矩形状表示領域の縦方向巾に近くなる位置に設けられ
ており、またこの光束補正用リニアフレネルレンズ65の
各レンズ部は、光束圧縮用リニアフレネルレンズ60の各
レンズ部61,61を通って屈折集光された光の入射位置に
対応させて形成されている。

この光束補正用リニアフレネルレンズ65は、光束圧縮用
リニアフレネルレンズ60を通った光を各レンズ部で屈折
させて光軸Ｏを沿う平行光に補正するもので、この光束
補正用リニアフレネルレンズ65を設けておけば、光束圧
縮用リニアフレネルレンズ60によって圧縮された高輝度
の光束を液晶表示パネル30にその入射方向から入射させ
てやることができる。

また、第１図および第２図において、66は前記光束補正
用リニアフレネルレンズ65と表示パネル冷却体31との間
に設けられた断熱壁である。この断熱壁66は、光源装置
50からの放射熱による表示パネル冷却体31および液晶表
示パネル30の加熱を低く抑えるために設けられたもの
で、この断熱壁66には照明光を透過させる開口67が設け
られており、この開口67には赤外線吸収フィルタまたは
耐熱ガラスからなる透明板68が取付けられている。

上記液晶プロジェクタは、液晶表示パネル30が表示する
テレビジョン画像を外部スクリーンに拡大投影するもの
で、光源装置50の光源ランプ52を点灯させて液晶表示パ
ネル30にテレビジョン画像を表示させると、この液晶表
示パネル30によって表示されたテレビジョン画像が投影
レンズ20によってスクリーン面に拡大投影される。

しかして、上記液晶プロジェクタにおいては、光源装置
50と液晶表示パネル30との間に光束圧縮レンズ（リニア
フレネルレンズ）60を設けることにより、光源装置50か
らの照明光の光束を光束圧縮レンズ60で圧縮してこの照
明光の輝度を上げてやるようにしているため、光源の輝
度より高い輝度の照明光を液晶表示パネル30に入射させ
て、輝度の高い明るい画像をスクリーンに投影すること
ができる。

また、上記光束圧縮レンズとして用いたフレネルレンズ
60は、安価である反面、その各レンズ部61,61間の段差
面61b,61bを通った光が各レンズ部61,61のレンズ面61a,
61aを通った正常方向の光とは異なる方向の光となる
が、上記液晶プロジェクタでは、上記フレネルレンズ60
に前記段差面61b,61bを通る光の吸収層62,62を設けてい
るため、前記各レンズ部61,61のレンズ面61a,61aを通っ
た正常方向の光だけを液晶表示パネル30に入射させるこ
とができる。

すなわち、第５図は、上記光吸収層62,62を設けていな
いフレネルレンズを示している。なお、このフレネルレ
ンズは、光吸収層62,62が無いだけで、その他の構成は
第３図および第４図に示したフレネルレンズ60と同じで
ある。

この第５図に示したフエネルレンズでは、その各レンズ
部61,61間の段差面61b,61b（この段差面61b,61bはその
巾が非常に小さくかつ急角度であるがレンズ面61a,61a
と逆方向の傾斜角をもっている）に入射した光Ａも図示
のように屈折されてフレネルレンズを通るために、レン
ズ面61a,61aを通った光Ａだけでなく段差面61b,61bを通
った不要光（レンズ面61a,61aを通った正常方向の光Ａ
とは異なる方向の光）Ａ′も出射光となる。

このため、上述した光束圧縮レンズとして第５図に示し
たフレネルレンズを用いると、その段差面61b,61bを通
った不要光と前記各レンズ部61,61のレンズ面61a,61aを
通った正常方向の光との両方が液晶表示パネル30に入射
し、そのために、液晶表示パネル30の表示画像のコント
ラストが低下する（なお、カラー画像の場合は色ずれも
発生する）だけでなく、表示画像中に前記不要光による
ハレーションが発生して、スクリーン投影画像の画質が
悪くなる。

しかし、上記液晶プロジェクタでは、光束圧縮レンズと
して用いるフレネルレンズに、その段差面61b,61bを通
る光の吸収層62,62を設けているため、前記段差面61b,6
1bを通った不要光は図３に示したように光吸収層62,62
で吸収されてカットされるから、各レンズ部61,61のレ
ンズ面61a,61aを通った正常方向の光だけを液晶表示パ
ネル30に入射させることができる。

このため、上記液晶プロジェクタによれば、光束圧縮レ
ンズ60にフレネルレンズを用いたものでありながら、液
晶表示パネル30にコントラストが良くかつハレーション
のない良好な画像を表示させて、この画像を投影するこ
とができる。

なお、この液晶プロジェクタにおいては、光束圧縮レン
ズとして上記フレネルレンズ60を使用しているため、液
晶表示パネル30の表示画像中に、フレネルレンズ60の段
差面61b,61bに入射した光の遮断による綿状の影ができ
ることがあるが、前記段差面61b,61bの巾は非常に小さ
いためにこの影の巾も微細な巾でほとんど目立たない。

また上記実施例では、光束圧縮用フレネルレンズ60と光
束補正用フレネルレンズ65とをそれぞれリニアフレネル
レンズとしているために液晶表示パネル30の表示画像中
に現われる綿状の影は水平な平行線状となるかか、この
影がブラックストライプとなって表示画像をより鮮明に
することができる。

しかも、上記液晶プロジェクタにおいては、上記光束圧
縮用フレネルレンズ60に設ける光吸収層62,62を、フレ
ネルレンズ60のケンズ部形成面ではなく、このフレネル
レンズ60の他面の平坦面に設けているため、前記光吸収
層62,62を、スクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法
等の簡単な方法で容易に形成することができる。

なお、上記実施例では、光束圧縮用フレネルレンズ60と
光束補正用フレネルレンズ65をそれぞれリニアフレネル
レンズとしているが、これらフレネルレンズ60,65はレ
ンズ部を同心円状に形成したサーキュラフレネルレンズ
であってもよい。

また、上記実施例では、光束圧縮用フレネルレンズ60の
みに上記光吸収層62,62を設けているが、光束補正用フ
レネルレンズ65や集光用フレネルレンズ40にも、各レン
ズ部間の段差面を通る光の吸収層を設けておけば、これ
らフレネルレンズ65,40においてもその段差面に入射し
た光をカットして、不要光の影響をなくすことができ
る。

〔考案の効果〕

この考案の液晶プロジェクタによれば、光源と液晶表示
パネルとの間に光束圧縮レンズを設けることにより、光
源からの照明光の光束を前記光束圧縮レンズで圧縮して
この照明光の輝度を上げてやるようにしているため、光
源の輝度より高い輝度の照明光を液晶表示パネルに入射
させて、輝度の高い明るい画像を投影することができ
る。

また、この考案では、上記光束圧縮レンズにフレネルレ
ンズを用いているが、このフレネルレンズに前記段差面
を通る光の吸収層を設けているため、前記各レンズ部の
レンズ面を通った正常方向の光だけを液晶表示パネルに
入射させることができ、したがって、光束圧縮レンズに
フレネルレンズを用いたものでありながら、液晶表示パ
ネルにコントラストが良くかつハレーションのない良好
な画像を表示させて、この画像を投影することができ
る。

しかも、この考案では、上記吸収層を、フレネルレンズ
のレンズ部形成面ではなく、このフレネルレンズの他面
の平坦面に設けているため、前記吸収層の形成は容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの考案の一実施例を示したもので、
第１図および第２図は液晶プロジェクタの縦断側面図お
よび切開斜視図、第３図および第４図は光束圧縮用フレ
ネルレンズの縦断側面図および正面図である。第５図は
光吸収層の無いフレネルレンズの縦断側面図である。 20……投影レンズ、30……液晶プロジェクタ、40……集
光用フレネルレンズ、50……光源装置、60……光束圧縮
用フレネルレンズ、61……レンズ部、61a……レンズ
面、61b……段差面、62……光吸収層、65……光束補正
用フレネルレンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−36250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−143847（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−18201（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−19947（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−22770（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許3784282（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに
   その裏面側から照明光を照射する光源と、前記液晶表示
   パネルを透過した光を投影する投影レンズとを備え、か
   つ前記光源と前記液晶表示パネルとの間に、前記光源か
   らの照明光の光束を圧縮する光束圧縮レンズを設けると
   ともに、前記光束圧縮レンズは、一面に多数の細巾レン
   ズ部をその巾方向に連続させて形成したフレネルレンズ
   とするとともに、このフレネルレンズの他面に、前記各
   レンズ部間の段差面にそれぞれ対応させて、この段差面
   を通る光の吸収層を設けたことを特徴とする液晶プロジ
   ェクタ。