JPH075411A

JPH075411A - 液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH075411A
Application number: JP5014516A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Yamataka; 修一山▲高▼
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】各色光を合成する合成光学系に配設する複数
のダイクロイックフィルタにおける反射面の歪みによる
倍率色ずれを投影レンズの倍率色収差で補正して美しい
投影像を得る。【構成】光源12からの光を分解する分光光学系14と、
各色に対応した画像を表示する液晶表示パネル24〜26
と、各液晶表示パネルを透過した光を合成するダイクロ
イックフィルタ28,29 を有する合成光学系16と、クリー
ン19に投影する投影レンズ18とを備え、ダイクロイック
フィルタの反射面28a,29a の歪みに対応する複数のカラ
ー画像間に発生する投影倍率の差による投影像の色ずれ
を、投影レンズ18の各色に対する倍率色収差による色ず
れで補正して各色間の色ずれ量の差を低減してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の液晶表示パネル
を照明したカラー画像をダイクロイックフィルタで合成
して投影レンズで投影する液晶プロジェクタに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、拡大映像を投影する液晶プロ
ジェクタは、一般に、光源からの光をダイクロイックフ
ィルタを備えた分光光学系で複数の色に分解し、この分
解した各色光により各色に対応した画像を表示する液晶
表示パネルを照明し、各液晶表示パネルを透過したカラ
ー画像を合成光学系の複数のダイクロイックフィルタで
合成して、投影レンズを介してスクリーンに投射する構
成に設けられている。

【０００３】また、上記合成光学系を構成するダイクロ
イックフィルタは、ダイクロイックコート膜を施してい
る面で色を選択的に反射および透過し、複数の液晶表示
パネルからの画像を１つのカラー画像として合成する。
３色を合成するには２種類のダイクロイックフィルタが
必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
な従来の液晶プロジェクタにおける合成光学系のダイク
ロイックフィルタは、ダイクロイックコート膜の形成に
伴って反射面に発生する歪みに基づいて投影像に色ずれ
が発生し、画質を低下させる問題を有している。

【０００５】上記ダイクロイックフイルタは、その透過
光学性能を維持する必要から、通常１〜２mmの薄いガラ
ス基板を使用し、この基板の片面にダイクロイックコー
ト膜（多層干渉膜）を形成してなる。そして、上記コー
ト膜は、一般に十数層から三十数層の誘電体膜で構成さ
れているため、この積層した誘電体膜の内部応力によっ
てガラス基板には無視できない歪みが発生する。そし
て、この歪みは一般に凸球面形状となり、ダイクロイッ
クフィルタで反射する光の結像倍率を変化させることに
なる。

【０００６】すなわち、合成光学系は、通常２枚以上の
ダイクロイックフィルタで構成されており、ダイクロイ
ックコート膜を施している面で色を選択的に反射および
透過し、複数の液晶表示パネルからの画像を１つのカラ
ー画像として合成する。例えば、３色を合成する場合に
は、第１の色は２枚のダイクロイックフィルタのコート
膜で２回反射され、第２の色は１枚のダイクロイックフ
ィルタのコート膜で反射され、第３の色はいずれのダイ
クロイックフィルタのコート膜でも反射されないことに
よって合成される。このとき、レンズから出て焦点面に
向かう光線は、前記歪みによる凸球面形状のダイクロイ
ックフィルタで反射するため、平面で反射する場合に比
べてレンズから離れた位置に結像する。その結果、ダイ
クロイックフィルタで反射する回数が異なる各色の液晶
表示パネルはそれぞれのレンズからの相対位置が異なる
ことになり、各色ごとで焦点距離が異なる。焦点距離が
異なるということは投影倍率が異なることで、スクリー
ン投影像で色ずれが発生し画質が低下することになるも
のである。

【０００７】そこで本発明はこのような事情に鑑みなさ
れたもので、合成光学系のダイクロイックフィルタの歪
みが原因で発生する複数のカラー画像間の投影像倍率の
差によるスクリーン投影像の色ずれを低減し画質を改善
するようにした液晶プロジェクタ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】上記目的を達成するため
本発明の液晶プロジェクタは、光源からの光を複数の色
光に分解し複数のカラー照明を行うための分光光学系
と、分解された各色に対応した画像を表示する画像形成
のための複数の液晶表示パネルと、前記各色光で照明さ
れ上記各液晶表示パネルを透過した複数のカラー画像を
合成するためのダイクロイックフィルタを備えた合成光
学系と、合成されたカラー画像をスクリーンに投影する
投影レンズとからなり、上記合成光学系のダイクロイッ
クフィルタは基板へのダイクロイックコート膜の被覆に
応じて発生した反射面の歪みを有し、合成時に該ダイク
ロイックフィルタの反射面の歪みに対応する複数のカラ
ー画像間に発生する投影倍率の差による各色間の投影像
の色ずれを、前記投影レンズの各色に対する倍率色収差
による色ずれで補正し、各色間の色ずれ量の差を低減す
るように構成したものである。

【０００９】また、前記投影レンズの倍率色収差による
各色間の色ずれの量と方向に対応し、各色間の色ずれ量
の差を低減するように、前記反射面に歪みを有するダイ
クロイックフィルタでの各色の反射と透過を選択して色
配置を設定するのが好適である。

【００１０】

【作用】上記のような液晶プロジェクタでは、光源から
射出された光は分光光学系で複数の色光に分解され、そ
れぞれ液晶表示パネルを透過照明した各カラー画像は、
合成光学系のダイクロイックフィルタで選択的に透過お
よび反射されて合成されるが、該ダイクロイックフィル
タのダイクロイックコート膜の形成に伴う反射面の歪み
の形態に応じて該反射面で反射される光と透過する光と
の間に投影倍率の差が発生するが、このダイクロイック
フィルタで合成されたカラー画像が投影レンズによって
投影される際に、該投影レンズの倍率色収差によって上
記反射面での反射に応じて発生している投影倍率の差が
補正されて色ずれ量が低減し、スクリーン上には色ずれ
が低減した良好な画質の投影画像が得られる。

【００１１】また、ダイクロイックフィルタの歪みによ
り各色の投影倍率の差の発生程度を色配置の設定によっ
て基本的に調整するようにしたものでは、この合成光学
系での各色での色ずれの程度と、投影レンズの倍率色収
差による色ずれの合成によって各色間の色ずれが低減で
き、補正の自由度が増すものである。

【００１２】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の各実施例を説明
する。

【００１３】＜実施例１＞図１に本例の液晶プロジェク
タの光学系の概略構成を示している。液晶プロジェクタ
10は、光源12からの光を複数の色光に分光する分光光学
系14と、分光された各色に対応した画像を表示する画像
表示手段15と、前記各色光で照明され画像表示手段15を
透過した画像を担持した光を合成する合成光学系16と、
合成された光をスクリーン19に投影する投影レンズ18と
を備えている。

【００１４】前記分光光学系14は、光源12から射出され
た光を青、緑、赤の３色に分光する２枚のダイクロイッ
クフィルタ21,22 と光路変更用の全反射ミラー23とを備
えている。すなわち、第１のダイクロイックフィルタ21
によって緑色光Ｇを反射して分光し、この第１のダイク
ロイックフィルタ21を透過した光を第２のダイクロイッ
クフィルタ22によって赤色光Ｒを反射し、青色光Ｂを透
過することで３色に分光するものである。

【００１５】また、画像表示手段15は、青、赤、緑の各
色に対応した画像を表示する３つの液晶表示パネル24,2
5,26を備え、それぞれ前記分光光学系14で分光された色
光の光路に配設され、各色光によって透過照明される。

【００１６】一方、合成光学系16は、光源12から投影レ
ンズ18に至る収束光路中に３成分の光を合成するため
の、光路変更用の全反射ミラー27と２枚のダイクロイッ
クフィルタ28,29 とを備えている。すなわち、第１のダ
イクロイックフィルタ28によって、このフィルタ28の反
射面28a で反射された赤色用の液晶表示パネル25を透過
した赤色画像と、このフィルタ28を透過した緑色用の液
晶表示パネル26を透過した緑色画像とが合成され、さら
に、第２のダイクロイックフィルタ29によって、このフ
ィルタ29の反射面29a で反射された第１のダイクロイッ
クフィルタ28によって合成された赤・緑の画像と、この
フィルタ29を透過した青色用の液晶表示パネル27を透過
した青色画像とが合成され、この第２のダイクロイック
フィルタ29で合成されたカラー画像が投影レンズ18によ
ってスクリーン19上に拡大投影されるものである。

【００１７】そして、上記合成光学系16の第１および第
２のダイクロイックフィルタ28,29のそれぞれの反射面2
8a,29a には、例えば、ＴｉＯ₂とＳｉＯ₂を交互に30
層程度積層してなる誘電体膜によるダイクロイックコー
ト膜が被覆形成されている。また、該コート膜の形成に
伴って、通常、このコート膜の内部応力によって反射面
28a,29a が凸面となるように歪みが発生している。この
歪みの発生した反射面28a,29a で反射された光は、透過
した光より焦点位置が遠くなり、倍率色収差のない投影
レンズ18で投影すると、スクリーン19上では投影倍率が
小さくなる傾向を示す。

【００１８】すなわち、図１の色配置では、赤色Ｒが合
成光学系16の第１および第２のダイクロイックフィルタ
28,29 のいずれの反射面28a,29a でも反射されて２回反
射し、緑色Ｇは第２のダイクロイックフィルタ29の反射
面29a で反射されて１回反射し、青色Ｂは第２のダイク
ロイックフィルタ29を透過するだけで反射されることが
ないことから、図２に示すように、倍率色収差のない投
影レンズ18でスクリーン19上に投影した際には、投影倍
率は赤色画像Ｒ、緑色画像Ｇ、青色画像Ｂの順で大きく
なる。

【００１９】この投影倍率の色ずれ量の例は、図４の収
差図に破線Ｆで示すように、460nmの青色波長Ｂは透過
で倍率色ずれ量は０であり、546nm の緑色波長Ｇの色ず
れ量が負の方向（縮小方向）に発生し、615nm の赤色波
長Ｒの色ずれ量が負の方向にさらに大きく発生してい
る。

【００２０】これに対し、投影レンズ18の倍率色収差の
量と方向を設計的に操作することにより、理想的には、
上記破線で示す反射面28a,29a の歪みによる負方向の色
ずれ量をキャンセルするように正方向に同量の色ずれ量
となる倍率色収差を有するように設計することで、総合
色ずれ量は各色で全く発生しないことになる。具体的に
は、図３に示すように、投影レンズ18を使用して白色照
明30による白色チャート31をスクリーン19に投影した際
に、この投影レンズ18のスクリーン19上での倍率色収差
を、赤色画像Ｒは緑色画像Ｇに対して図２での差分だけ
大きくなるように、青色画像Ｂは緑色画像Ｇに対して図
２での差分だけ小さくなるように設計を行うことで、前
記ダイクロイックフィルタ28,29 の反射面28a,29a の歪
みによる合成光学系16の色ずれを補正し、上記各色の総
合色ずれ量の差を低減し、色にじみのない投影像を得る
ことができる。

【００２１】しかし、実際の投影レンズ18での倍率色収
差は、他の収差、光学特性等の要求との関係から、完全
に前記合成光学系16による色ずれ量をキャンセルする特
性には設計できず、例えば図４に細線Ｌで示すような特
性に設定される。すなわち、緑色波長Ｇの色ずれ量はほ
ぼ０で、青色波長Ｂが負の方向に少量、および赤色波長
Ｒが正の方向に大きな色ずれ量を有する特性に設計さ
れ、総合色ずれ量は太線Ｔで示すように、赤色波長Ｒの
倍率色ずれ量を大きく低減する一方、他の青色波長Ｂお
よび緑色波長Ｇの色ずれ量はそれほど大きくならないよ
うに補正して、全体としての色ずれ量の差が小さくな
り、良好な投影画像を得るようにしている。

【００２２】上記実施例によれば、上記のような色ずれ
が生じないようにダイクロイックフィルタ28,29 の反射
面を平面度を高く形成することは非常に困難な技術であ
り、特に、透過性能を高めるようにガラス基板の厚さを
小さくしたものでは、歪みの発生は避けられないもの
で、この歪みによる投影倍率の差を投影レンズ18の倍率
色収差の設計によって簡易に低減することができるもの
である。

【００２３】＜実施例２＞図５に、本例の液晶プロジェ
クタ10′の光学系の概略構成を示している。前例とは色
配置が異なるものである。

【００２４】本例の液晶プロジェクタ10′における分光
光学系14は、第１のダイクロイックフィルタ21によって
光源12から射出された光の赤色光Ｒを反射して分光し、
この第１のダイクロイックフィルタ21を透過した光を第
２のダイクロイックフィルタ22によって緑色光Ｇを反射
して分光し、青色光Ｂを透過することで３色に分光する
ものである。

【００２５】そして、分光された各色に対応した青、
赤、緑の画像を３つの液晶表示パネル24,25,26で表示
し、各色光によって透過照明した各カラー画像を合成光
学系16で合成するものであるが、まず、第１のダイクロ
イックフィルタ28によって、このフィルタ28の反射面28
a で反射された緑色画像と、このフィルタ28を透過した
赤色画像とが合成され、さらに、第２のダイクロイック
フィルタ29によって、このフィルタ29の反射面29a で反
射された第１のダイクロイックフィルタ28によって合成
された赤・緑の画像と、このフィルタ29を透過した青色
画像とが合成され、この第２のダイクロイックフィルタ
29で合成されたカラー画像が投影レンズ18によってスク
リーン19上に拡大投影されるものである。

【００２６】そして、上記合成光学系16の第１および第
２のダイクロイックフィルタ28,29のそれぞれの反射面2
8a,29a には、前例同様にそれぞれの反射、透過特性に
対応したダイクロイックコート膜が被覆形成され、該コ
ート膜の形成に伴って、このコート膜の内部応力によっ
て反射面28a,29a が凸面となるように歪みが発生してい
る。すなわち、本例の色配置では、緑色Ｇが合成光学系
16の第１および第２ダイクロイックフィルタ28,29 のい
ずれでも反射されて２回反射し、赤色Ｒは第２ダイクロ
イックフィルタ29で反射されて１回反射し、青色Ｂは第
２ダイクロイックフィルタ29を透過するだけで反射され
ることがなく、倍率色収差のない投影レンズ18でスクリ
ーン19上に投影した際には、投影倍率は緑色画像Ｇ、赤
色画像Ｒ、青色画像Ｂの順で大きくなる。

【００２７】したがって、本例のダイクロイックフィル
タ28,29 の反射面28a,29a の歪みによる投影倍率の色ず
れ量の例は、図６の収差図に破線Ｆで示すように、青色
波長Ｂは透過で倍率色ずれ量は０であり、赤色波長Ｒお
よび緑色波長Ｇの色ずれ量が負の方向（縮小方向）に順
に大きく発生し、Ｕ字状の色ずれ特性となっている。ま
た、色ずれ量は前例より大きく生じ、反射面28a,29a の
歪みが大きい場合である。

【００２８】一方、前記投影レンズ18は、一般に投影用
ズームレンズとして使用されているレトロフォーカスタ
イプのレンズ構成を採用した場合に、その倍率色収差は
図６に細線Ｌで示すような特性を有している。すなわ
ち、このレトロフォーカスタイプの投影用ズームレンズ
での一般的傾向として、緑色波長Ｇの色ずれ量はほぼ０
で、青色波長Ｂおよび赤色波長Ｒが負の方向に大きな色
ずれ量を有する逆Ｕ字状の倍率色収差特性となってい
る。そして、総合色ずれ量は太線Ｔで示すように、各色
の倍率色ずれ量は全体的に負の量となるが、Ｕ字状と逆
Ｕ字状の特性が相互に打ち消し合って、全体としての各
色での色ずれ量の差が小さくなり、良好な投影画像を得
ることができる。

【００２９】本例においては、前例のものとは色配置が
異なるほか、ダイクロイックフィルタ28,29 の反射面28
a,29a の歪み量も大きくなっており、これによる倍率色
ずれ量の差に相当して逆特性の倍率色収差を投影レンズ
18が有し、両者の相互補正によって各色の色ずれ量の差
が小さくなるものである。換言すれば、投影レンズ18の
倍率色収差の特性に対応して、基本的にそれと逆特性と
なる倍率色ずれ特性となるように合成光学系16の色配置
を設定し、さらに、両者の色ずれ量の程度を合わせて総
合色ずれ量の各色での差を低減補正したものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の液晶プロジェクタによれば、合
成光学系のダイクロイックフィルタの反射面の歪みに起
因する複数のカラー画像間の投影倍率の差による投影像
の色ずれを、投影レンズの各色に対する倍率色収差によ
る色ずれで補正して各色間の色ずれを低減するように設
けたことにより、ダイクロイックフィルタで合成された
カラー画像が投影レンズによって投影される際に、該投
影レンズの倍率色収差によって上記ダイクロイックフィ
ルタの反射に応じて発生している投影倍率の差が補正さ
れて色ずれが低減し、スクリーン上には色ずれが低減し
た美しい投影画像を投影することができるものであり、
ダイクロイックフィルタにある程度の歪みが発生するこ
とが許容できて製造が容易となってコストの低減が図
れ、また、投影レンズの設計によって新たな部品を要さ
ずに高画質化が実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による液晶プロジェクタ
の光学系を示す概略構成図

【図２】図１の合成光学系のダイクロイックフィルタの
歪みによる投影倍率の差による色ずれの例を示す説明図

【図３】図１の補正用倍率色収差を設計した投影レンズ
による白色チャートの投影像の色ずれ例を示す説明図

【図４】図１の倍率色収差の補正状況の例を示す特性図

【図５】本発明の第２の実施例による液晶プロジェクタ
の光学系を示す概略構成図

【図６】図５の倍率色収差の補正状況の例を示す特性図

【符号の説明】

10 液晶プロジェクタ 12 光源 14 分光光学系 15 画像表示手段 16 合成光学系 18 投影レンズ 19 スクリーン 24〜26 液晶表示パネル 28,29 ダイクロイックフィルタ 28a,29a 反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を複数の色光に分解し複数
のカラー照明を行うための分光光学系と、分解された各
色に対応した画像を表示する画像形成のための複数の液
晶表示パネルと、前記各色光で照明され上記各液晶表示
パネルを透過した複数のカラー画像を合成するためのダ
イクロイックフィルタを備えた合成光学系と、合成され
たカラー画像をスクリーンに投影する投影レンズとから
なる液晶プロジェクタにおいて、上記合成光学系のダイクロイックフィルタは基板へのダ
イクロイックコート膜の被覆に応じて発生した反射面の
歪みを有し、合成時に該ダイクロイックフィルタの反射
面の歪みに対応する複数のカラー画像間に発生する投影
倍率の差による各色間の投影像の色ずれを、前記投影レ
ンズの各色に対する倍率色収差による色ずれで補正し、
各色間の色ずれ量の差を低減することを特徴とする液晶
プロジェクタ。
【請求項２】投影レンズの倍率色収差による各色間の
色ずれの量と方向に対応し、各色間の色ずれ量の差を低
減するように、前記反射面に歪みを有するダイクロイッ
クフィルタでの各色の反射と透過を選択して色配置を設
定したことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェク
タ。