JPH10333248A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば液晶プロジェクタ装置に適用して、光源
より出射された照明光を効率良く利用して、均一な明る
さにより投影画像を形成する。 【解決手段】光源７及び画像表示パネル１０間に導光部
材１２を配置し、画像表示パネル１０の周囲に漏れる照
明光をこの導光部材１２の壁面により反射して画像表示
パネル１０に導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタ装置
に関し、例えば液晶プロジェクタ装置に適用することが
できる。本発明は、光源及び画像表示パネル間に導光部
材を配置し、画像表示パネルの周囲に漏れる照明光をこ
の導光部材の反射面により反射して画像表示パネルに導
くことにより、光源より出射された照明光を効率良く利
用して、均一な明るさにより投影画像を形成する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プロジェクタ装置においては、液
晶表示パネルにより形成した画像をスクリーンに投影す
ることにより、このスクリーン上で大画面の画像を観賞
できるようになされている。

【０００３】このようなプロジェクタ装置は、ユーザー
が観賞する面側よりスクリーンに画像を投影するフロン
トプロジェクタと、ユーザーが画像を観賞する側とは逆
側面よりスクリーンに画像を投影するリアプロジェクタ
とがある。また１枚の液晶表示パネルによりカラー画像
を形成する単板方式と、３枚の液晶表示パネルによりそ
れぞれ赤色、青色、緑色の画像を形成し、これらの画像
をスクリーンに重ね合わせて投影してカラー画像を形成
する３板方式とがある。

【０００４】このようなプロジェクタ装置は、何れの方
式あっても、光源から出射した照明光により画像表示手
段でなる液晶表示パネルを照明し、この液晶表示パネル
の透過光をスクリーンに投影する。さらにこの光源を、
例えばメタルハライドランプ等の一次光源と、リフレク
タにより構成し、これにより液晶表示パネルの画像を大
画面に拡大投影しても、明るい投影画像を形成できるよ
うになされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のプロ
ジェクタ装置においては、輝度ムラの少ない明るい投影
画像を形成することが求められる。このためには、光源
より射出された照明光を効率良く液晶表示パネルに導
き、液晶表示パネルを均一に照明することが求められ
る。

【０００６】ところがこの種のプロジェクタ装置におい
て、光源より液晶表示パネルに向かって射出される照明
光は、一般に、光軸より遠ざかるに従って光量が低下す
る傾向にある。このため照明光を集光して液晶表示パネ
ルを集中的に照明すると、投影画像の隅部で輝度レベル
が低下する問題がある。

【０００７】この問題を解決する１つの方法として、液
晶表示パネルに向かって発散するように照明光を照射す
ることにより、光軸近傍の比較的輝度レベルの高い照明
光成分により液晶表示パネルの隅部を照明して、投影画
像の隅部における照明光量の低下を低減する方法が考え
られる。ところがこのようにすると、照明光の利用効率
が低下することになる。また投影画像の隅部における輝
度レベルの低下は低減されるものの、中心部分と対比す
るとこのようにしても依然隅部においては、輝度レベル
が低下したままに保持される。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、光源より出射された照明光を効率良く利用して、均
一な明るさにより投影画像を形成することができるプロ
ジェクタ装置を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、プロジェクタ装置において、光源
及び画像表示パネル間に、光源及び画像表示パネルを結
ぶ光軸にほぼ沿った方向に延長する反射面を有する導光
部材を配置し、光源より出射した照明光の一部がこの導
光部材の反射面に入射するように形成する。

【００１０】このときこの反射面が光軸に対して所定の
角度で傾くように形成する。

【００１１】光源及び画像表示パネル間に、光軸にほぼ
沿った方向に延長する反射面を有する導光部材を配置
し、光源より出射した照明光の一部がこの導光部材の反
射面に入射するように形成すれば、画像表示パネルにお
いては、この反射面で反射した照明光と、導光部材の内
側空間を伝搬した直接光でなる照明光とが入射する。こ
れにより光源から出射される照明光の広がり、導光部材
の形状等を適宜選定することにより、反射面で反射した
照明光により液晶表示パネルの隅部を集中的に照明する
ことができ、直接光によっては中央部分に比して相対的
に輝度レベルの低い隅部の輝度レベルを増大することが
できる。これにより画像表示パネルの周辺に漏れ出す照
明光を隅部に振り分けて、中央部分に対する隅部の相対
的な輝度レベルを増大することができる。

【００１２】このときこの反射面が光軸に対して所定の
角度で傾くように形成すれば、例えばこの角度を４．５
度以下に設定して、光源からほぼ平行光線により、又は
平行光線に近い発散光により照明光を出射して、反射面
により照明光を反射して中央部分に対する隅部の相対的
な輝度レベルを増大することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１４】図１は、本発明の実施の形態に係る液晶プ
ロジェクタ装置を示す断面図である。この液晶プロジェ
クタ装置１は、単板方式、フロントプロジェクション方
式によるプロジェクタ装置である。この液晶プロジェク
タ装置１は、光学ユニット２と、その他の各種ユニット
とをケース３の内部に保持し、背面に配置した排気ファ
ン４により内部の空気を排出して内部温度の上昇を低減
する。

【００１５】光学ユニット２は、フィルタを配置した外
気吸入口５を介して、吸気ファン６により外気を流入
し、これにより各種光学部品の温度上昇を低減する。

【００１６】光学ユニット２において、光源ユニット７
は、一次光源でなるメタルハライドランプ８と、略放物
面鏡でなるリフレクタ９により構成され、メタルハライ
ドランプ８より射出された照明光をリフレクタ９で反射
して、又は直接に、液晶表示パネル１０に向けて射出す
る。ここでこの光源ユニット７は、メタルハライドラン
プ８の発光中心がリフレクタ９の焦点より鏡面に微小距
離だけ近づくように配置され、これにより液晶表示パネ
ル１０に対して平行光線に近い弱い発散光により照明光
を射出する。

【００１７】熱線吸収フィルタ１１は、この光源ユニッ
ト７より射出された照明光から赤外線帯域の成分を除去
して射出し、これにより続く液晶表示パネル１０等の温
度上昇を低減する。

【００１８】導光部材１２は、熱線吸収フィルタ１１の
透過光を一部反射して液晶表示パネル１０に向けて出射
する。偏光板ユニット１３は、導光部材１２より出射さ
れる照明光を、液晶表示パネル１０の透過に適した偏光
面により出射する。

【００１９】液晶表示パネル１０は、この液晶プロジェ
クタ装置１の表示対象でなるビデオ信号の映像、コンピ
ュータにより生成されたグラフィックス画像等を表示す
る。液晶表示パネル１０は、このような画像を表示する
領域（以下画像形成領域と呼ぶ）が照明光により照明さ
れる。

【００２０】投影レンズ１４は、この液晶表示パネル１
０を透過した照明光をスクリーンに投射することによ
り、液晶表示パネル１０により形成された画像をスクリ
ーンに拡大投影する。

【００２１】図２は、導光部材１２を詳細に示す正面図
及び側面図である。導光部材１２は、筒形状に形成さ
れ、内側壁面１２Ａに反射面が形成される。導光部材１
２は、この筒形状の中心軸が光源８及び液晶表示パネル
１０を結ぶ光軸ｏとほぼ一致するように、光源８及び液
晶表示パネル１０間に配置され、これによりこの筒形状
の内側壁面により光軸ｏにほぼ沿った方向に延長する反
射面が形成される。

【００２２】これにより導光部材１２は、この内側壁面
の反射面により照明光の一部を反射して、この照明光を
光軸ｏの方向に折り返する。これにより導光部材１２
は、液晶表示パネル１０の画像形成領域に対して、内側
の空間を介して直接に照明光（以下直接光と呼ぶ）を出
射すると共に、反射面で反射して反射光を出射し、直接
光によっては不足する隅部の光量をこの反射光により補
う。

【００２３】すなわち図３に示すように、光源ユニット
７より液晶表示パネル１０に向かって射出される照明光
は、この実施の形態のように平行光線に近い弱い発散光
により照明光を出射しても、光軸ｏより遠ざかるに従っ
て光量が低下し、これにより液晶表示パネル１０の隅部
ＡＲで輝度レベルが低下する。

【００２４】これに対して図４に示すように、導光部材
１２の内側壁面により周囲に発散する照明光を反射して
折り返し、この反射した照明光が液晶表示パネル１０の
隅部ＡＲに入射すれば、中心付近に対する隅部ＡＲの相
対的な輝度レベルを増大することができる。

【００２５】この光量補正原理に従って、導光部材１２
は、内側壁面の断面形状が、液晶表示パネル１０の画像
形成領域に相似形の矩形形状に形成され、また液晶表示
パネル１０側においては、液晶表示パネル１０の画像形
成領域をすっぽり覆って、かつ余分な領域を極力覆うこ
とがないように形成され、これにより光源ユニット７よ
り出射された照明光を効率良く画像形成領域に導く。

【００２６】さらに導光部材１２は、内側壁面の断面形
状が、液晶表示パネル１０側に比して光源ユニット７側
で大型に形成され、これにより光源ユニット７より出射
された照明光をほぼ漏らすことなく、内側空間に導き入
れて液晶表示パネル１０に導き、照明光の利用効率を向
上する。

【００２７】さらにこのようにして光源ユニット７側か
ら液晶表示パネル１０側に向かって内側壁面の断面形状
を小型化するにつき、導光部材１２は、この内側壁面の
光軸に対する傾きδが４．５度になるように設定され、
これにより光源ユニット７から平行光線に近い弱い発散
光により照明光を出射して、内側壁面で反射した照明光
を液晶表示パネル１０の隅部ＡＲに入射する。

【００２８】かくするにつき光源ユニット７から出射さ
れる照明光の発散の程度は、液晶表示パネル１０の視野
角特性により透過光量が低下しない範囲で、また投影レ
ンズ１４の入射角特性により液晶表示パネル１０の透過
光が無駄なくスクリーンに投影されるように設定され
る。

【００２９】導光部材１２における内側壁面の光軸に対
する傾きδは、このような拘束条件の元で、投影画像の
輝度レベルが均一化するように設定される。また同様に
拘束条件により内側壁面の処理も決定される。

【００３０】次の表に何ら導光部材を配置しない場合を
基準にして示すように、内側壁面の傾きδを４、５度、
５．０度、５．５度に設定し、各傾きにおいて内側壁面
を白色塗装して反射面を形成し、又はアルミシートによ
る反射板を配置して反射面を形成して実験した結果によ
れば、内側壁面の傾きδを４、５度以下に設定して実用
上十分な輝度レベルを確保できることが分かった。また
内側壁面においては、光拡散性が低く、かつ反射率の高
い正反射部材により反射面を形成して、良好な特性を得
ることができることが分かった。これによりこの実施の
形態において、導光部材１２は、内側壁面にアルミシー
トを貼り付けて反射面が形成されるようになされてい
る。なおこの実験においては、４０インチの大きさによ
り投影画像を形成し、この投影画像の四隅の輝度レベル
を測定した。

【００３１】

【表１】

【００３２】以上の構成において、液晶プロジェクタ装
置１において（図１）、メタルハライドランプ８より射
出された照明光は、リフレクタ９で反射された後、又は
直接に、平行光線に近い弱い発散光により液晶表示パネ
ル１０に向けて射出され、熱線吸収フィルタ１１により
赤外線帯域の成分が除去される。

【００３３】さらに照明光は、続く導光部材１２に入射
し、光軸ｏの近傍光線が直接に、偏光板ユニット１３を
透過して液晶表示パネル１０の画像形成領域に入射する
（図２、図３及び図４）。また光軸ｏより遠い周辺領域
では、導光部材１２の内側壁面に斜めに入射して反射さ
れ、この反射された多くの成分が画像形成領域の隅部に
入射する。

【００３４】これにより液晶表示パネル１０において、
画像形成領域の中央近傍においては、直接光により十分
に照明され、また隅部においては、直接光により不足す
る照明光量が内側壁面の反射光により補われて、中央近
傍に対する相対的な輝度低下が有効に回避される。

【００３５】液晶プロジェクタ装置１では、このように
して照明された液晶表示パネル１０の画像が投影レンズ
１４によりスクリーンに拡大投影される。このとき光源
ユニット７から平行光線に近い弱い発散光により照明光
を出射し、また導光部材１２において内側壁面の傾きが
小さな傾きに設定されていることにより、液晶プロジェ
クタ装置１においては、液晶表示パネル１０の画像形成
領域がほぼ平行光線により照明され、液晶表示パネル１
０の視野角特性により液晶表示パネル１０の透過光量が
低減されることなく、また投影レンズ１４の入射角特性
により液晶表示パネル１０の透過光量を低減することな
くスクリーンに投影画像が形成される。これにより照明
光を効率良く使用して明るい投影画像を形成することが
できる。

【００３６】また導光部材１２において、液晶表示パネ
ル１０側の内側壁面の断面形状が、画像形成領域の外形
形状に相似形の矩形形状に形成され、またこの画像形成
領域をすっぽり覆って、かつ余分な領域を極力覆うこと
がないように形成されていることにより、導光部材１２
に入射した照明光は、無駄無く画像形成領域に導かれる
ことになる。またこの内側壁面の断面形状が、液晶表示
パネル１０側に比して光源ユニット７側で大型に形成さ
れ、これにより光源ユニット７より出射された照明光を
ほぼ漏らすことなく、内側空間に導き入れて液晶表示パ
ネル１０に導くようになされ、これらによっても照明光
の利用効率が向上する。

【００３７】さらに光拡散性の低い、かつ反射率の高い
正反射部材でなるアルミシートを導光部材１２の内側壁
面に貼り付けて、この内側壁面に反射面が形成されてい
ることにより、照明光は、この内側壁面で効率良く反射
して液晶表示パネル１０に導かれ、また光軸ｏに対する
傾きの増大も低減される。これらによっても液晶プロジ
ェクタ装置１は、投影画像の隅部における輝度レベルの
低下が有効に回避され、また効率良く照明光を利用して
投影画像が形成される。

【００３８】以上の構成によれば、光源ユニット７及び
液晶表示パネル１０間に筒形状の導光部材１２を配置
し、この導光部材１２の内側空間を介して直接に、また
一部を内側壁面により照明光を反射して液晶表示パネル
１０を照明することにより、照明光を有効に利用して、
均一な明るさにより投影画像を形成することができる。

【００３９】なお上述の実施の形態においては、光源ユ
ニット７の出射側に直接、導光部材１２を配置する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、図５に示す
ように、光源ユニット７及び導光部材１２に反射ミラー
２１を配置し、この反射ミラー２１により導光部材１２
に入射しないで外部に漏れる照明光を光源に戻すように
してもよい。このようにすればさらに照明光の利用効率
を向上することができる。

【００４０】また上述の実施の形態においては、アルミ
シートを貼り付けて導光部材１２の内側壁面に反射面を
形成する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、アルミ蒸着等により反射面を形成してもよく、また
金属面を露出させて反射面としてもよい。

【００４１】さらに上述の実施の形態においては、アル
ミシートによる正反射面を導光部材１２の内側壁面に形
成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
この反射面における反射率の如何により、また反射面に
おける光拡散の程度により、投影画像の中央近傍に対す
る隅部の輝度レベルを種々に可変できることから、必要
に応じて乱反射面により反射面を形成してもよい。なお
この場合、例えば白色等の塗料により内側壁面を塗装し
て導光部材を形成しても良く、さらには導光部材自体を
白色等の樹脂により射出成形して形成してもよい。

【００４２】また上述の実施の形態においては、断面矩
形形状に導光部材を形成する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、種々の断面形状により形成する場
合に広く適用することができる。すなわち導光部材にお
いては、直接光によっては光量の不足する領域の光量
を、内側壁面により反射した照明光により補うことによ
り、断面形状を種々の変更して補正する光量分布を可変
することができ、これにより投影画像において所望の光
量分布を実現することができる。なお液晶表示パネル側
において、このように断面形状を種々に設定すると、そ
の分液晶表示パネルの画像形成領域に入射しない照明光
が発生することになる。しかしながらこのような場合で
も、何ら反射面を形成しない場合に比して照明光の利用
効率を向上できることにより、その分照明光を効率良く
利用して均一な明るさにより投影画像を形成することが
できる。

【００４３】さらに上述の実施の形態においては、導光
部材を筒形状に形成する場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば表示画像の左右両側面に対応す
る平面を反射面により形成して導光部材を形成する場合
等に広く適用することができる。このようにしても何ら
反射面を形成しない場合に比して照明光の利用効率を向
上して、反射面からの反射光により投影画像の輝度分布
を制御することができ、これにより照明光を効率良く利
用して均一な明るさにより投影画像を形成することがで
きる。

【００４４】また上述の実施の形態においては、単板方
式で、かつフロントプロジェクション方式の液晶プロジ
ェクタ装置に本発明を適用する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、３板方式のプロジェクタ装置、
リアプロジェクション方式のプロジェクタ装置等、種々
のプロジェクタ装置に広く適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、画像表示
パネルの周囲に漏れる照明光を導光部材の壁面により反
射して画像表示パネルに導くことにより、光源より出射
された照明光を効率良く利用して、均一な明るさにより
投影画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶プロジェクタ装
置を示す断面図である。

【図２】図１の液晶プロジェクタ装置の導光部材を示す
平面図及び側面図である。

【図３】図２の導光部材を適用しない場合の照明光の光
路図及び液晶表示パネルの平面図である。

【図４】図２の導光部材を適用した場合の照明光の光路
図及び液晶表示パネルの平面図である。

【図５】他の実施の形態に係る液晶プロジェクタ装置の
光源周辺を示す断面図である。

【符号の説明】

１……液晶プロジェクタ、２……光学ユニット、７……
光源、８……メタルハライドランプ８、９……リフレク
タ、１０……液晶表示パネル、１２……導光部材、１４
……投影レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の画像を表示する画像表示パネルと、 照明光を射出して前記画像表示パネルの画像を照明する
   光源と、 前記画像表示パネル上の画像を投影する光学系とを有す
   るプロジェクタ装置において、 前記光源及び前記画像表示パネル間に、前記光源及び前
   記画像表示パネルを結ぶ光軸にほぼ沿った方向に延長す
   る反射面を有する導光部材を配置し、 前記光源より出射した前記照明光の一部が前記導光部材
   の前記反射面に入射するように形成したことを特徴とす
   るプロジェクタ装置。
2. 【請求項２】前記導光部材は、 前記光軸を中心にした筒形状で、内側壁面に前記反射面
   が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のプロジ
   ェクタ装置。
3. 【請求項３】前記導光部材は、 少なくとも前記画像表示パネル側の内側壁面による断面
   形状が、前記画像表示パネルの画像を表示する領域に対
   応する矩形形状に形成されたことを特徴とする請求項２
   に記載のプロジェクタ装置。
4. 【請求項４】前記導光部材は、 前記光源側が、前記画像表示パネル側より大型に形成さ
   れたことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ装
   置。
5. 【請求項５】前記導光部材は、 前記光軸に沿った方向に、反射面が前記光軸に対して所
   定の角度で傾くように形成されたことを特徴とする請求
   項１に記載のプロジェクタ装置。