JPH11338377A - 投影型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスプリズムを使用して色合成を行うプロ
ジェクタで、投影した画像に生ずるクロスプリズム内の
干渉フィルタの厚みに起因する影を弱める。 【解決手段】 複数の光源ランプの内、ほぼ半数のマル
チレンズアレーを移動して、マルチレンズアレー上の二
次光源像をずらし、全体として二次光源像の分布を変化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロスプリズムを
用いて色合成を行うプロジェクタ装置において、クロス
プリズムの合わせ筋によって生じる投影像を目立たなく
する効果的な投影型映像表示装置を提供する。

【０００２】

【従来の技術】光源から出射される光が、ライトバルブ
の一種とされている透過型液晶パネルを透過して、画像
を形成する液晶プロジェクタ装置が知られている。この
液晶プロジェクタ装置は、投影用の照射光となる光束
は、いずれか一方の偏光された光を利用すること、及び
大型の冷光源が作り難い等の理由によって、光のほぼ半
分しか有効に使用できないので、ランプを複数個使用し
て光量を増加した、いわゆるランプアレーも、光源装置
として広く採用されている。また、使用される光源ラン
プが点光源に近いので、光源ランプからの射出光をリフ
レクタ等によって平行光にすると共に、フライアイイン
テグレータとも呼ばれる、マルチレンズアレーを、光の
進路に挿入することにより、ライトバルブに対して均一
な光を照射するようにしている。図３にこのようなラン
プアレーとマルチレンズアレーを使用した液晶プロジェ
クタ装置の１例を示す。

【０００３】この図において６０は、ランプ６０ａ、６
０ｂ及び図示されていないが６０ｃ、６０ｄなどの４個
のランプによって構成されているランプアレーで、各ラ
ンプ６０（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の発光源６１は、ハロゲン
ランプ、メタルハライドランプなどが使われ、放物面で
構成されているリフレクタ６２の焦点位置に配置されて
いる。そして、各発光源６１から出射した光は、それぞ
れリフレクタ６２の光軸にほぼ平行な光として、その開
口部から前方に出射する。

【０００４】図３に示すランプアレー６０から出射した
光のうち、赤外領域及び紫外領域の不可視とされる不要
光線はＵＶ−ＩＲカットフィルタ６３によって遮断さ
れ、画像を形成するために有効な光のみを利用できるよ
うにされている。

【０００５】ＵＶ−ＩＲカットフィルタ６３の後段に
は、後述する液晶パネル４７Ｇ、４７Ｂ、４７Ｒ、の被
照射領域のアスペクト比に等しい相似形をした外形を有
する複数の凸レンズ６５が、正方配列されている平型の
第１のマルチレンズアレー６４と、このマルチレンズア
レー６４の各凸レンズ６５の焦点に対向するように複数
の凸レンズ６７が形成されている平型の第２のマルチレ
ンズアレー６６が配置されている。

【０００６】前記第１のマルチレンズアレー６４上の凸
レンズ６５、及び第２のマルチレンズアレー６６上の凸
レンズ６７は、各ランプ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０
ｄに対応して、図４に示すように配列されている。例え
ばランプ６０ａには、４枚のマルチレンズアレー６６の
中のマルチレンズアレー片６６ａが対応し、同じくラン
プ６０ｂに対応してマルチレンズアレー片６６ｂが対応
し、各ランプに対応するマルチレンズアレー片６６ａ、
６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ等は総て同じ形状であり、そし
てマルチレンズアレー６６上の凸レンズ６７の夫々に
は、楕円形をしたり次光源像６８が図４に示すように形
成される。

【０００７】第２のレンズアレー６６を通過した光は、
図３に示すように平面反射鏡４２に照射され、この平面
反射鏡４２によって光の進路は、ほぼ直角に曲げられ
る。更に平凸レンズ４３によってマルチレンズアレー６
６の各凸レンズ６７によって集束された光が液晶パネル
４７（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で重なるようにしている。すなわ
ち、平凸レンズ４３から出射した光はダイクロイックミ
ラー４４においてＲ光のみが透過し反射鏡４５で進路を
変えた後、平凸レンズ４６Ｒを介して液晶パネル４７Ｒ
に入射する。そして、液晶パネル４７Ｒにおいて、図示
されていない経路から供給される映像信号に基づいて透
過する光が変調され、Ｒ画像が形成される。

【０００８】同様に、ダイクロイックミラー４４におい
て反射したＧＢ光は、ダイクロイックミラー４８でＢ光
は透過し、Ｇ光は反射して平凸レンズ４６Ｇを介して液
晶パネル４７Ｇに入射する。また、ダイクロイックミラ
ー４８を透過したＢ光は、凸レンズ４９、反射鏡５０、
凸レンズ５１、反射鏡５２、平凸レンズ４６Ｂを介して
液晶パネル４７Ｂに入射する。Ｒ画像と同様に、液晶パ
ネル４７ＧによりＧ画像が、液晶パネル４７ＢによりＢ
画像が形成される。なお、凸レンズ４９、５１はリレー
レンズを示す。

【０００９】液晶パネルを通過したＲＧＢの各光線は、
それぞれクロスプリズム５３に入射する。クロスプリズ
ム５３の内部には、干渉フィルタ５３Ｂと干渉フィルタ
５３Ｒが接着され、干渉フィルタ５３ＢではＢ光は反射
され、Ｒ光を透過する。干渉フィルタ５３ＲではＲ光が
反射され、Ｂ光を透過する。Ｇ光は干渉フィルタ５３
Ｂ、５３Ｒを共に透過する。従ってＲＧＢの各光線はこ
のクロスプリズム５３によって合成され、合成された画
像は投影レンズ５４で拡大され、スクリーン５５上に投
影される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
投影型映像表示装置の場合は、クロスプリズム５３は前
述のように、４片のプリズム間に干渉フィルタ５３Ｂと
同５３Ｒを挟んで、４個のプリズム片を一体に接着した
構造となっている。そのために、干渉フィルタ５３Ｂ、
５３Ｒを挟着している個々のプリズム片は干渉フィル
タ、接着剤等の厚みだけ離れている。従って、厳密に
は、干渉フィルタ５３Ｒと同５３Ｂの交点、即ち、図３
上の点Ｐは前記の干渉フィルタ、接着剤等の厚みを一辺
の長さとする略正方形の大きさを持ち、点Ｐの境界部分
を合わせ筋と呼べば、この合わせ筋は図３の紙面に垂直
な線分となリ、且つ、クロスプリズム５３の高さに等し
い長さを持つ。そのため、少なくとも、Ｒ光とＢ光はこ
の線分の所では有効に反射されず、スクリーン上で、投
影される投影像の中央に垂直な影となって現れる。

【００１１】そこで、この影を弱めるために、従来は平
面反射鏡４２上の一部にミラーを貼る等の方法で、局所
的に光束のオフセットを行って影を薄くする方法が取ら
れていた。しかし、この方法ではマルチレンズアレー６
５と平凸レンズ４３の間に平面反射鏡４２が必要であ
り、照明装置設計上の制約になる。更に、発光源６１か
ら出射された光を有効に使うためには、照明系の主光線
が光軸と平行な位置にしか適用できないので、楕円面を
持つリフレクターを光源ランプ装置として使用できない
という問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
問題点を解決するために、複数個の光源ランプと前記各
光源ランプの照射面に対応して配置されている複数のマ
ルチレンズ・アレイと、前記複数のマルチレンズ・アレ
イを透過した光束を少なくとも３原色の光学系に分離し
て復調すると共に、変調された各３原色の光束を合成す
るクロスプリズムを備えている投影型映像表示装置にお
いて前記複数のマルチレンズ・アレイの隣接した分割線
が、前記クロスプリズムの合わせ筋に対して、相互に偏
位していることを特徴とする投影型映像表示装置を提供
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に実施の形態として、色合成
にクロスプリズムを使用した液晶プロジェクタ装置に本
発明の光源装置を使用した構成例を示す。一例として、
光源装置に４個のランプで構成されるランプアレーを使
用した場合を図示している。

【００１４】この図において、ランプアレー１は発光源
２、リフレクタ３から成るランプ１ａ、１ｂ、及び、図
示されていない１ｃ、１ｄ等で構成される、４灯からな
るランプアレーで説明する。各ランプ１（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ）の発光源２から出射された光線は、それぞれリフレ
クタ３で略平行な光線となる。前記ランプアレー１から
出射された光は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ４で不要光
線を遮断した後、第１のマルチレンズアレー５上の凸レ
ンズ６に入射し、更に第２のマルチレンズアレー７上の
凸レンズ８を経由して、液晶パネルのアペクト比に略近
い複数の光束に集束される。

【００１５】プロジェクタの光源として高輝度の光源、
例えば超高圧水銀灯やメタルハロイドランプが使用され
る。これらの放電ランプは光源の大きさが小さく、点光
源に近い。そこで点光源の光路に多数の凸レンズからな
るレンズアレーを配置して、出射された光を均一な光束
とする。このとき、個々の凸レンズにできた光源の像
は、以下、二次光源像と呼ぶ。複数の二次光源は平凸レ
ンズ９を介してダイクロイックミラー１０、ダイクロイ
ックミラー１５によってＲＧＢ光に分離されるが、以降
の部材の配置、光の経路、作用は図３と同様である。

【００１６】平凸レンズ９によってマルチレンズアレー
７の各凸レンズ８によって集束された光が液晶パネル１
３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で重なるようにしている。すなわち、
平凸レンズ９から出射した光はダイクロイックミラー１
０においてＲ光のみが透過し反射鏡１１で進路を変えた
後、平凸レンズ１２Ｒを介して液晶パネル１３Ｒに入射
する。そして、液晶パネル１２Ｒにおいて、図示されて
いない経路から供給される映像信号に基づいて透過する
光が変調され、Ｒ画像が形成される。

【００１７】同様に、ダイクロイックミラー１０におい
て反射したＧＢ光は、ダイクロイックミラー１５でＢ光
は透過し、Ｇ光は反射して平凸レンズ１２Ｇを介して液
晶パネル１３Ｇに入射する。また、ダイクロイックミラ
ー１５を透過したＢ光は、凸レンズ１６、反射鏡１７、
凸レンズ１８、反射鏡１９、平凸レンズ１２Ｂを介して
液晶パネル１３Ｂに入射する。Ｒ画像と同様に、液晶パ
ネル１３ＧによりＧ画像が、液晶パネル１３ＢによりＢ
画像が形成される。なお、凸レンズ１６、１８はリレー
レンズを示す。

【００１８】液晶パネルを通過したＲＧＢの各光線は、
それぞれクロスプリズム１４４に入射する。クロスプリ
ズム１４の内部には、干渉フィルタ１４Ｂと干渉フィル
タ１４Ｒが接着され、干渉フィルタ１４ＢではＢ光は反
射され、Ｒ光を透過する。干渉フィルタ１４ＲではＲ光
が反射され、Ｂ光を透過する。Ｇ光は干渉フィルタ１４
Ｂ、１４Ｒを共に透過する。従ってＲＧＢの各光線はこ
のクロスプリズム１４によって合成され、合成された画
像は投影レンズ２０で拡大され、スクリーン２１上に投
影される。

【００１９】クロスプリズム１４には、干渉フィルタ１
４Ｒ、１４Ｂがプリズム片の間に接着されている。干渉
フィルタ１４Ｒ、１４Ｂの交点Ｐが干渉フィルタと接着
剤の厚み分の大きさを持ち、図１で紙面に垂直方向にク
ロスプリズム１４の厚さを長さに持つ線分として、光の
届かぬ影となることも既に説明した通りである。

【００２０】図２に本発明に採用されるマルチレンズア
レー７上の凸レンズ８の配置例を示す。マルチレンズア
レー７が、図２の紙面と平行となる位置で描かれてい
る。該凸レンズ８は、液晶パネル１３Ｒ等の、実際にラ
イトバルブとして作用する開口部のアスペクト比に相似
の形状を持っている。マルチレンズアレー片７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄ等における該凸レンズ８の大きさ、数量
及び配列の位置は同一である。マルチレンズアレー片７
ａ、７ｂは左にｔずらして描かれている。マルチレンズ
アレー５はマルチレンズアレー片５（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）
が４枚結合してマルチレンズアレー５を構成してもよい
し、独立のマルチレンズアレー片５（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）
が、それぞれ対応するランプ１（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に取
り付けられるようになっていてもよい。マルチレンズア
レー７についても同様である。

【００２１】図２の矢印Ｐはクロスプリズム１４の合わ
せ筋を示す。マルチレンズアレー５、７は、凸レンズ
６、８の周縁の縦線が前記矢印Ｐと平行となるように筐
体に取り付けられている。前記合わせ筋は光源から出射
した光の経路から見て、マルチレンズアレー片７ｃ、７
ｄの中央にあると考えて良い。同時に、矢印Ｐはクロス
プリズム１４の合わせ筋の方向も示している。

【００２２】既に述べたように、４個のランプの内上側
のランプに対応するマルチレンズアレー片５ａ、５ｂ、
７ａ、７ｂを図２の紙面とは平行のまま、図２の左方に
ｔだけずらしてある。これは、前記矢印Ｐに対しては直
角にずらすことになる。図１の上では図１の上方にマル
チレンズアレー片５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂ、をずらすこ
とであり、言い換えれば、図１の紙面に垂直なクロスプ
リズム１４上の点Ｐの軌跡で作られる、図１の紙面に垂
直な線分、即ち、クロスプリズム１４の合わせ筋に垂直
にマルチレンズアレー片をずらすことになる。

【００２３】図２にマルチレンズアレー７上の二次光源
像２２の分布を記入してある。前項で説明したようにク
ロスプリズム１４の合わせ筋に垂直にマルチレンズアレ
ー片をずらすことにより、上下の二次光源像２２の分布
がずれ、マルチレンズアレー片をずらした方のランプに
よって作られる、スクリーンに投影される影の位置はス
クリーンの中央ではなく、左、または右にずれる。この
ために、影の現れる範囲は拡大され、影の濃さは薄くな
る。即ち、合わせ筋による影を薄くし、目立たなくする
ことができる。

【００２４】実際にマルチレンズアレー片５ａ、５ｂ、
７ａ、７ｂをずらす量、即ち、図２に記入したｔに相当
する量は、前記凸レンズ８の前記矢印Ｐに直角な辺の長
さの２５乃至５０％で充分効果を発揮する。上の説明例
では、上側の２個のマルチレンズアレー片５ａ、５ｂ、
７ａ、７ｂのみをずらしたが、上側はずらさず、下側を
動かしても同様の効果を得られる。。また、上側は例の
ように左にずらし、下側のマルチレンズアレー片５ｃ、
５ｄ、７ｃ、７ｄを右側に動かすことによっても合わせ
筋の影を低減させることができる。

【００２５】ランプ１の取付け位置は、マルチレンズア
レー５（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）、７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）をず
らした量だけ移動しても良いが、移動しなくても殆ど問
題とならない。マルチレンズアレー５（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ）、７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）をずらしたときの光量の変
動は、リフレクタの外周部分で大きいが、もともと、リ
フレクタの外周部分から取り出せる光量は比較的少な
く、また、マルチレンズアレー５、７をずらす量も前述
のように少ない。左右の凸レンズで光量の増加減少がほ
ぼキャンセルされると考えられる。従って、マルチレン
ズアレーのみをずらした場合でも光量の減少は殆どない
と言える。

【００２６】実施の形態として、光源装置に４個のラン
プで構成されるランプアレーを使用した場合を説明した
が、ランプアレーの構成としては、その照射領域が略円
形となるようようにされていればよいので、例えば小型
のランプを縦横３個づつ合計９個使用したランプアレー
等も考えられる。発光源２も、広く高輝度放電ランプと
呼ばれるランプが使用でき、例えば超高圧水銀灯やメタ
ルハロイドランプ等が含まれる。本発明の場合は、平面
反射鏡を必要としないので、光束を収束する楕円面等を
持ったリフレクタも使用可能である。

【００２７】また、個々のランプに対しては、対応する
マルチレンズアレー５、７がすべて等しい量だけずれて
おり、二次光源像の配置は１灯の場合と全く同じである
ため、偏光を利用したＰＳ分離合成のどのような方式に
も対応できる。従って、説明には透過型のライトバルブ
を用いたが、反射型のライトバルブ使用のプロジェクタ
もクロスプリズムを使うタイプであれば、本発明は適用
可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、マルチ
レンズアレーの位置をずらすことにより、スクリーンに
映るクロスプリズムの合わせ筋の影を薄くでき、画質の
向上に寄与する。平面反射鏡を使用する必要がなく、光
学系の省スペースが可能であり、機器の小型化が図れ
る。また平面反射鏡を使用するために従来使用できなか
った楕円面を持ったリフレクタも採用でき、部品の利用
範囲が拡大される。新たに追加する部品がないので、コ
ストの増加もなく経済的である。照明効率の変化がな
く、二次光源像の配置も１灯の場合と全く同じであるた
め、従来からの偏光を利用した光の分離合成等を行う機
器の光源部としても、広く採用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の透過型の液晶プロジェク
タの構成を示す図である。

【図２】図１のマルチレンズアレー７の平面的な配置を
示す図である。

【図３】従来の使用例の液晶プロジェクタの構成を示す
図である。

【図４】図３のマルチレンズアレー６５の平面的な配置
を示す図である。

【符号の説明】

１ ランプアレー、２ 発光源、３ リフレクタ、４
ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、５ マルチレンズアレー、
６ 凸レンズ、７ マルチレンズアレー、８ 凸レン
ズ、９ 平凸レンズ、１３Ｒ 液晶パネル、１３Ｇ 液
晶パネル、１３Ｂ液晶パネル、１４ クロスプリズム、
１４Ｂ 干渉フィルタ、１４Ｒ 干渉フィルタ、２０
投影レンズ、２１ スクリーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の光源ランプと、 前記各光源ランプの照射面に対応して配置されている複
   数のマルチレンズ・アレイと、 前記複数のマルチレンズ・アレイを透過した光束を少な
   くとも３原色の光学系に分離して復調すると共に、変調
   された各３原色の光束を合成するクロスプリズムを備え
   ている投影型映像表示装置において、 前記複数のマルチレンズ・アレイの隣接した分割線が、
   前記クロスプリズムの合わせ筋に対して、相互に偏位し
   ていることを特徴とする投影型映像表示装置。
2. 【請求項２】 上記マルチレンズ・アレイの分割位置を
   ずらす方向は、前記クロスプリズムの合わせ筋と直交す
   る方向であることを特徴とする請求項１に記載の投影型
   映像表示装置。