JPH10206815A - 液晶ビデオプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶ビデオプロジェクタの３原色光の各光学
系の光路長を疑似等光路長とする際に、他の系よりも長
くなる系内に偶数個のリレーレンズを配することによ
り、リレーレンズによる照明光像の上下左右の反転が元
に戻るようにして、各液晶表示パネルが同一強度分布の
光像により照明されるようにする。 【構成】 光源101 の光像は第１のリレーレンズ121 に
より、２つのリレーレンズ121,122 の間の位置において
一旦結像され、次に第２のリレーレンズ122により、赤
色光用液晶表示パネル104 上に再度結像される。これに
より、光源101 の光像は第１のリレーレンズ121 によっ
て上下左右が一旦反転されるが、第２のリレーレンズ12
2 によって上下左右が再度反転されることとなり、元の
光像と上下左右の配置が同一の光像が赤色光用液晶表示
パネル104 上に形成されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を３
原色光に分離し、これら各原色光を液晶表示パネルに導
き映像信号を用いて輝度変調せしめた後、ダイクロイッ
クプリズムにより合成し、この合成光を所定のスクリー
ン上に拡大投射する液晶ビデオプロジェクタに関し、詳
しくは、３原色光の各系を疑似的に等光路長とした液晶
ビデオプロジェクタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、色分離された３原色光を液晶表示
パネルを用い所定の映像信号により変調し、この変調光
をダイクロイックプリズムにより合成した後、所定のス
クリーン上に拡大投射する液晶ビデオプロジェクタが広
く知られている。このような液晶ビデオプロジェクタ
は、光源からの光を３原色光に分離し、各々の原色光を
対応する液晶表示パネルに導くために２つのダイクロイ
ックミラーと複数枚の反射ミラーからなる色分離光学系
を備えている。

【０００３】ところで、このような色分離光学系では光
源から各液晶表示パネルまでの各原色光の光路長が全て
等しくなるように設定されていないと、スクリーン上で
各原色光の強度分布が一致しなくなるため、投影画像に
色むらが生じてしまい、投影画像の画質の劣化を招く原
因となる。

【０００４】このような事情から、近年、各原色光の光
路長を全て等しく設定するために図４に示すような色分
離光学系を備えた液晶ビデオプロジェクタが開示されて
いる（特開平5-107658号公報）。

【０００５】すなわち、この従来技術を図２により説明
すると、まず、光源１からの光は第１のダイクロイック
ミラー２で第１の原色光Ｒとその余の原色光に分離され
る。なお、第１の原色光Ｒはこの第１のダイクロイック
ミラー２で直角に反射され、この後第１の反射ミラー1
3、第２の反射ミラー14および第３の反射ミラー15で順
次直角反射され第１の液晶表示パネル４に入射する。

【０００６】一方、上記その余の原色光は第４の反射ミ
ラー16で直角反射された後、第２のダイクロイックミラ
ー６で第２の原色光Ｇと第３の原色光Ｂに分離される。
なお、第２の原色光Ｇはこの第２のダイクロイックミラ
ー６で直角に反射される。この第２の原色光Ｇは上記第
１の反射ミラー13の裏面に配置された第５の反射ミラー
17で直角反射され第２の液晶表示パネル７に入射する。
また、第３の原色光Ｂは第６の反射ミラー18で直角反射
され第３の液晶表示パネル10に入射する。この後、各液
晶表示パネル４，７，10を透過した原色光はダイクロイ
ックプリズム５で合成され、この合成された原色光は投
影レンズ11によりスクリーン上に拡大投射される。

【０００７】この従来技術においては、２枚のダイクロ
イックミラー２，６と６枚の反射ミラー13，14，15，1
6，17，18を上記の如く配設して、光源１から各液晶表
示パネル４，７，10までの各原色光Ｒ，Ｇ，Ｂの光路長
を互いに等しく設定しているので、前述した色むらの発
生を回避することができる一方で、各原色光の光路長を
互いに等しく設定するために２枚のダイクロイックミラ
ーの他に６枚の反射ミラーを用いているため反射ミラー
に要するコストが増加するとともに組立工数も増加し、
結局製造コストが増加してしまう。

【０００８】そこで、近年リレーレンズを用いて疑似等
光路長を達成した光学系を採用することが考えられてい
る。すなわち、この疑似等光路長とは、無理に実際の光
路長を等長とすることなく、光路長の長いチャネル中に
リレーレンズを配することにより光源から各液晶表示パ
ネルまでの各光路長を実質的に等長とするようにしたも
のである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに光路中にリレーレンズを配するとこのリレーレンズ
によって光像の上下左右が反転してしまう。上下左右が
反転した光像によって照明された色光と、反転していな
い光像によって照明された色光とではスクリーン上での
強度分布が一致せず、結局、投影画像に色むらが生じて
しまうことになり、せっかく各光路長を等長としても投
影画像の画質の劣化を防止することが困難となってしま
う。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、光学部品点数の増加を最小限に押さえつつ、投影
画像上での色むらの発生を確実に防止しうる液晶ビデオ
プロジェクタを提供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】本発明の液晶ビデオプロ
ジェクタは、光源からの光を３つの原色光に分離して各
原色光に対応する液晶表示パネルに照射し、これら各液
晶表示パネルにおいて前記各原色光をその原色光に対応
する映像信号により輝度変調し、これら変調された各原
色光をダイクロイックプリズムにより合成し、合成され
た３つの原色光を所定のスクリーン上に拡大投射する液
晶ビデオプロジェクタにおいて、前記分離された３つの
原色光の光路中に配された各液晶表示パネルに形成され
る前記光源の光像が互いにそのサイズおよび上下左右の
方向を略同一としうるように、前記３つの原色光の光路
のうち他の光路に比して長い少なくとも１つの光路中に
偶数枚のリレーレンズを配設してなることを特徴とする
ものである。

【００１２】また、前記偶数枚のリレーレンズよりも光
源側に視野レンズを配設したり、前記偶数枚のリレーレ
ンズの間の光路中に少なくとも１つの視野レンズを配設
することが周辺光量の損失を防止するために有効であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１および図２は本発明の
実施形態に係る液晶ビデオプロジェクタを示す概略図で
ある。この液晶ビデオプロジェクタは、光源101 と、３
原色光を分離する第１および第２のダイクロイックミラ
ー102 ，106 と、第１，第２および第３の全反射ミラー
114 ，115 ，118 と、３つの液晶表示パネル104 （赤色
光用），107（緑色光用） ，110 （青色光用）と、３原
色光を合成するダイクロイックプリズム105 と、投影レ
ンズ111 とを備えている。

【００１４】上記光源101 はハロゲンランプ、あるいは
メタルハライドランプ等の高輝度白色光源である。な
お、通常、この光源101 の光射出側には紫外光および赤
外光をカットするＵＶ／ＩＲカットフィルタが配され、
また光源101 およびその近傍を空冷等により冷却するた
めの冷却手段が設けられている。

【００１５】第２のダイクロイックミラー106 は緑色光
／赤色光反射ミラーであり、また第１のダイクロイック
ミラー102 は緑色光反射ミラーであって、各々ガラス基
板上に所定の原色光をミラーとして反射する分光特性を
有する誘電体多層膜からなるダイクロイック膜が施され
て形成されている。また、３つの液晶表示パネル104 ，
107 ，110 は各々ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）
型液晶表示素子からなり、図示されない液晶ドライバか
らの対応する映像信号に応じて映像を表示し、入射され
た各原色光を輝度変調する。

【００１６】さらに、ダイクロイックプリズム105 は、
４個の直角プリズムを接合してなり、その直交する２つ
の接合面には、各々赤色光反射ミラーおよび青色光反射
ミラーとしての分光特性を有する誘電体多層膜からなる
ダイクロイック膜が施されて形成されており、赤，緑,
青の３原色光を白色光の１本の光束に合成することが可
能である。

【００１７】また、投影レンズ111 は、合成された３原
色光を所定の距離に配されたスクリーン上に投射し、こ
のスクリーン上にフルカラー画像を拡大投影することが
できるように構成されている。また、本実施例の液晶ビ
デオプロジェクタでは、図１に示す如く各光学部材が一
平面上に配設されるような構成となっている。

【００１８】また、赤色光用の系中には２つのリレーレ
ンズ121,122 が配されており、第１のリレーレンズ121
の前段と第２のリレーレンズ122 の後段には各々１つの
フィールドレンズ123,124 が、また各リレーレンズ121,
122 の間には２つのフィールドレンズ125,126 が配され
ている。さらに、第１のダイクロックミラー102 と緑色
光用液晶表示パネル107 および第３の全反射ミラー118
と青色光用液晶表示パネル110 の間には各々フィールド
レンズ127,128 が配されている。

【００１９】以下、上記の如く構成された液晶ビデオプ
ロジェクタの作用を説明する。光源101 から出力された
光（白色光）は第２のダイクロイックミラー106により
青色光Ｂとその余の原色光に分離される。この第２のダ
イクロイックミラー106 は上述したように緑色光Ｇおよ
び赤色光Ｒを反射する分光特性を有するダイクロイック
ミラーであって、照明光に対して青色光Ｂ以外の原色光
を左直角方向に反射する。この第２のダイクロイックミ
ラー106 を通過した青色光Ｂは第３の全反射ミラー118
により直角反射されて青色光用液晶表示パネル110 に導
かれる。

【００２０】一方、第２のダイクロイックミラー106 に
より左方向に直角反射された青色光Ｂ以外の原色光は、
第１のダイクロイックミラー102 により緑色光Ｇと赤色
光Ｒに分離される。この第１のダイクロイックミラー10
2 は、上述したように緑色光Ｇを反射する分光特性を有
し、また上記青色光Ｂ以外の原色光に対してその入射角
が45°となるように配されているので、緑色光Ｇを直角
反射し、赤色光Ｒを透過する。

【００２１】第１のダイクロイックミラー102 により反
射された緑色光Ｇは緑色光用液晶表示パネル107 に導か
れる。また、第１の全反射ミラー114 は第１のダイクロ
イックミラー102 から透過された赤色光Ｒを入射角45°
で入射せしめて直角方向に反射するように、また、第２
の全反射ミラー115 は第１の全反射ミラー114 で反射さ
れた赤色光Ｒを入射角45°で入射せしめて、直角方向で
ある赤色光用液晶表示パネル104 の方向に反射するよう
に配されている。

【００２２】このようにして、対応する液晶表示パネル
104 ，107 ，110 に入射した各原色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、こ
れらの液晶表示パネル104 ，107 ，110 において、各原
色光Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する映像信号により輝度変調さ
れ、この後ダイクロイックプリズム105 において１本に
合成され、投影レンズ111 により拡大されて所定のスク
リーン上に投射される。これにより、各液晶表示パネル
104 ，107 ，110 に表示された映像はスクリーン上にフ
ルカラー画像として投影される。

【００２３】ところで、上記実施形態においては、赤色
光Ｒ用の系内に２つのリレーレンズ121,122 を挿入して
いる。すなわち、光源101 の光像は第１のリレーレンズ
121により、２つのリレーレンズ121,122 の間の位置に
おいて一旦結像され、次に第２のリレーレンズ122 によ
り、赤色光用液晶表示パネル104 上に再度結像される。
そして、光源101 の光像は第１のリレーレンズ121 によ
って上下左右が一旦反転されるが、第２のリレーレンズ
122 によって上下左右が再度反転されることとなり、元
の光像と上下左右の配置が同一の光像が赤色光用液晶表
示パネル104 上に形成されることとなる。

【００２４】本来、リレーレンズ121,122 を長い光路
（赤色光Ｒ用の光路）中に配するのはこの赤色光Ｒ用の
系の光路長を他の２つの系の光路長と疑似的に等しくす
るためである。すなわち、スクリーン上で各原色光の強
度分布を一致させるためには、３つの系の光路長を等し
くする必要があるが、このような液晶ビデオプロジェク
タの光学部材の配置上、３原色光の各系を互いに等光路
長とすると光学部材の部品点数を減少させることが難し
くなる等の問題があり、この問題を解決するためにリレ
ーレンズを用いて３つの系が疑似的に（実質的に）等光
路長となるようにしたものである。しかしながら、１つ
のリレーレンズを用いた場合には、赤色光用表示パネル
104 上のみに上下左右が反転した光像が形成されること
となりスクリーン上での画像の色ムラの原因となる。そ
こで、上記本実施例のものでは２つのリレーレンズ121,
122 を用いて上下左右を２回反転するようにし、赤色光
用液晶表示パネル104 上には、他の２つの液晶表示パネ
ル107,110 と、強度および上下左右が同一の光像を形成
するようにしている。

【００２５】これにより、スクリーン上には、強度分布
が同一の各色光によって照明された３つの原色画像が重
ね合わされて形成されるからスクリーン上のカラー画像
に色ムラが発生するのを防止できる。なお、上記２つの
リレーレンズ121,122 間の結像点の位置は必ずしもこれ
ら両レンズ121,122 の略中間位置とする必要はないが、
第１のリレーレンズ121 による結像点を光源とした場合
に、第２のリレーレンズ122 による結像点が赤色光用液
晶表示パネル104 上に位置するように両リレーレンズ12
1,122 の焦点距離および両リレーレンズ121,122 の配設
位置を設定する必要がある。

【００２６】また、上述した各フィールドレンズ123〜1
28 はレンズ周辺光量の損失を防止するために有効であ
り、特に、図示するように、２つのリレーレンズ121,12
2 の間に２つのフィールドレンズ125,126 を設けること
により、上記周辺光量の損失を防止する効果を一層向上
させることができる。

【００２７】なお、本発明の液晶ビデオプロジェクタと
しては上記実施形態のものに限られるものではなく、種
々の態様の変更が可能である。例えば、リレーレンズの
数としては２個に限られず、光源の光像の上下左右方向
を元に戻すことができるように偶数個とすればよい。ま
た、２つの系内に各々偶数個のリレーレンズを挿入する
ことも可能である。

【００２８】また、フィールドレンズの配置および数も
適宜変更可能であり、例えば２つのリレーレンズの間の
フィールドレンズを１つとすることも可能である。ま
た、赤，緑, 青各光の光路はダイクロイックミラーの分
光特性を変えることにより互いに入れ替え可能である。
また、各ミラーの光反射方向は必ずしも直角方向とする
必要はなく、その他の種々の角度をとり得る。

【００２９】さらに、上記実施例においては反射ミラー
として全反射ミラーを用いているが、一部の全反射ミラ
ーをハーフミラーに代え、各原色光間の光量調整を行な
うことも可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の液晶ビデオプロジェクタによれ
ば、３原色光の各系を実質的に等光路長とするために、
疑似等光路長を形成するリレーレンズを設け、しかもこ
のリレーレンズを偶数個設けており、第１のリレーレン
ズにより一旦上下左右反転された光源の光像を、第２の
リレーレンズにより再度上下左右反転せしめている。こ
れにより、リレーレンズを用いて各系を疑似等光路長と
する場合にも強度分布の一致した光源の光像によって３
つの液晶表示パネルを照明することができ、スクリーン
上の投影画像に色ムラが発生するのを確実に防止するこ
とができる。また、これにより色ムラに伴う投影画像の
画質の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶ビデオプロジェク
タを示す平面図

【図２】従来の液晶ビデオプロジェクタを示す概略図

【符号の説明】

１，101 光源 ２，６，102，106 ダイクロイックミラー 13，14，15，16，17，18，114，115，118 反射ミラー
（全反射ミラー） ４，７，10，104，107，110 液晶表示パネル ５，105 ダイクロイックプリズム 11，111 投影レンズ 121, 122 リレーレンズ 123, 124, 125, 126, 127, 128 フィールドレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｄ Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０４Ｎ 9/30 9/31 9/31 Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を３つの原色光に分離して
   各原色光に対応する液晶表示パネルに照射し、これら各
   液晶表示パネルにおいて前記各原色光をその原色光に対
   応する映像信号により輝度変調し、これら変調された各
   原色光をダイクロイックプリズムにより合成し、合成さ
   れた３つの原色光を所定のスクリーン上に拡大投射する
   液晶ビデオプロジェクタにおいて、 前記分離された３つの原色光の光路中に配された各液晶
   表示パネルに形成される前記光源の光像が互いにそのサ
   イズおよび上下左右の方向を略同一としうるように、前
   記３つの原色光の光路のうち他の光路に比して長い少な
   くとも１つの光路中に偶数枚のリレーレンズを配設して
   なることを特徴とする液晶ビデオプロジェクタ。
2. 【請求項２】 前記偶数枚のリレーレンズよりも光源側
   に視野レンズを配設してなることを特徴とする請求項１
   記載の液晶ビデオプロジェクタ。
3. 【請求項３】 前記偶数枚のリレーレンズの間の光路中
   に少なくとも１つの視野レンズを配設してなることを特
   徴とする請求項１または２記載の液晶ビデオプロジェク
   タ。