JP2005352204A

JP2005352204A - 液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JP2005352204A
Application number: JP2004173123A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Inamoto; 雅之稲本
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】装置本体の幅を抑え、省スペース化を実現できる液晶プロジェクタを提供する。
【解決手段】光源部２０は、照明光軸２６と投映光軸５６とのなす角θが、０°＜θ＜９０°となるように傾けられ、さらに、ユニットケース７０の幅方向内側に寄せられ、反射鏡４０、４４との幅範囲内に配置される。ダイクロイックミラー４６、反射鏡４０の配置角度は、斜め方向から入射した照明光を投映光軸５６と垂直な方向に反射させように、決定される。照明光軸２６を斜めにすることで、ユニットケース内のスペースを効率よく利用し、ユニットケース７０の幅を抑えることができる。これにより、プロジェクタの外観を平坦化させ、幅を抑えることができ、省スペース化を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶プロジェクタに関し、特に、３種類の色光ごと画像光を生成する３つの液晶パネルを備えた３板式の液晶プロジェクタに関する。

光源部からの白色光を分解して得られる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）ごとに液晶パネルを備え、液晶パネルによって画像情報が付与された各色の光束を合成してスクリーンに投映する３板式の液晶プロジェクタが知られている。３板式液晶プロジェクタでは、白色光を照射する光源と、光源からの照明光を反射して所定方向へ向けて照射させるリフレクタとからなる光源部からの光束が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つに成分に分離された後、対応する液晶素子に照射される。

液晶素子によって生成されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像光は、２種類のダイクロイック面が直交したクロスダイクロイックプリズムによって合成される。クロスダイクロイックプリズムは直方体形状をしており、液晶パネルからの各色の画像光はクロスダイクロイックプリズムの両側面及び背面からそれぞれ入射される。そして、合成済みの画像光はクロスダイクロイックプリズムの前面から出射されてスクリーンに投映される（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２０６８１５号公報

ところで、液晶プロジェクタは、投映画像を高輝度化するために光源部が大型化する傾向にある。しかしながら、従来の液晶プロジェクタは、光源部からの照明光照射方向と、クロスダイクロイックプリズムによって合成された合成済みの画像光が投映される方向とが、平行もしくは直交している。このため、大型の光源部を用いると、光源部が装置本体の幅方向に突出してしまうといった問題が生じていた（図３参照）。

本発明は、幅を抑え、省スペース化を実現できる液晶プロジェクタを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の液晶プロジェクタは、前後に細長い略直方体形状の筺体を有し、この筺体内に後方から順に、白色の照明光を放射する光源部、光源部からの照明光を３種類の色光に分解する色分解光学系、六面体形状を有し、その両側面が色光ごとの画像を表示する第１及び第２の液晶パネルに正対する入射面となり、その背面が第３の液晶パネルに正対する入射面となるとともに、その前面がそれぞれの入射面から入射した色光ごとの画像光を合成して出射させる出射面となるクロスダイクロイックプリズム、クロスダイクロイックプリズムから出射した画像光を投影する投映レンズが収容された液晶プロジェクタにおいて、前記色分解光学系からの２種類の色光が第１及び第２のミラーで反射して、前記第１及び第２の液晶パネルを垂直に照明するように構成され、前記光源部からの照明光の照明光軸は前記投映レンズの投映光軸に対して傾けられ、前記第１及び第２のミラー相互間の幅範囲内に前記光源部が配置されていることを特徴としている。

前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間には、３種類の色光のうちいずれか１つを透過させ、残りを反射させるダイクロイックミラーが配置され、傾いた照明光軸を投映光軸と垂直な方向に折り曲げるように、前記第１ミラー、及び、前記ダイクロイックミラーの配置角度を決定してもよい。

また、前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間に、少なくとも１枚のレンズを配置して、このレンズの軸を照明光軸に対してずらすことによって、傾いた照明光軸を投映光軸と平行な方向に折り曲げてもよい。

さらに、前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間に、第３ミラーを配置して、この第３ミラーによって、傾いた照明光軸を投映光軸と平行な方向に折り曲げてもよい。

本発明の液晶プロジェクタは、光源部を傾け、装置本体の内側に寄せて配置したので、装置本体の幅を抑え、省スペース化を実現できる。

図１に、プロジェクタ１０の外観図を示す。プロジェクタ１０は、筺体１２の内部に投映ユニット１４が設けられ、筺体１２の前面に拡散透過型のスクリーン１６が設けられている。投映ユニット１４からの投映画像は、スクリーン１６の背面に投映され、前面側から観察される。プロジェクタ１０は、例えば、航空機のコクピットにおいて、高度や速度など各種情報を表示するために用いられる。筺体１２の前面には、スクリーン１６を取り囲むように複数の操作ボタンが配置され、各操作ボタンを操作することで、表示画面の切り替えや、明るさ調整などの設定操作を行える。

図２において、投映ユニット１４には、光源部２０と、照明光学系と、画像生成光学系と、投映光学系とが設けられている。光源部２０は、白色光を発行する光源２２と、光源２２からの照明光を照明光学系へ向けて反射させるリフレクタ２４とからなる。光源部２０からの照明光は、照明光軸２６に沿って照明光学系に入射される。

照明光学系は、フライアイレンズ３０、３２と、リレーレンズ３４とからなる。フライアイレンズ３０、３２は、照明光軸２６と垂直な面に複数の小型のレンズが配置され、入射した光を均斉化させて出射させる。リレーレンズ３４は、フライアイレンズ３２から出射した照明光を画像生成光学系へ中継する。

画像生成光学系は、反射鏡４０、４２、４４と、ダイクロイックミラー４６、４８、３枚の透過型の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５２とからなる。照明光学系にて均斉化された照明光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。ダイクロイックミラー４６は、白色光に含まれる青色光（Ｂ光）を透過し、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）を反射することによりＢ光を分離する。分離されたＢ光は、反射鏡４０により反射されて液晶パネル５０Ｂに入射する。ダイクロイックミラー４６により反射されたＲ光及びＧ光は、ダイクロイックミラー４８に入射する。ダイクロイックミラー４８はＲ光を透過させ、Ｇ光を反射させ、Ｒ光とＧ光を分離する。Ｇ光は、そのまま液晶パネル５０Ｇに入射し、Ｒ光は反射鏡４２、４４により反射されて液晶パネル５０Ｒに入射する。

液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂでは、それぞれ入射したＲ光、Ｇ光、Ｂ光に画像情報が付与される。液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを透過した各光束は、クロスダイクロイックプリズム５２に入射する。クロスダイクロイックプリズム５２は、４つの直角プリズムを組み合わせて構成され、互いに直交した２種類のダイクロイック面を有している。ダイクロイック面は、クロスダイクロイックプリズム５２の側面から入射した光束をその偏光特性及び波長に応じて入射時と異なる方向に出射させるもので、Ｒ光を反射するＲ光反射面５２ａと、Ｂ光を反射するＢ光反射面５２ｂとからなる。

液晶パネル５０Ｒを透過したＲ光は、Ｒ光反射面５２ａによって投映光学系に向かって直角方向に反射される。液晶パネル５０Ｇを透過したＧ光は、Ｒ光反射面５２ａ及びＢ光反射面５２ｂを透過して直進し、投映光学系に入射する。液晶パネル５０Ｂを透過したＢ光は、Ｂ光反射面５２ｂによって投映光学系に向かって直角方向に反射される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画像光が合成され、フルカラーの画像光が生成される。合成済みの画像光は投映光軸５６に沿って投映光学系に入射する。

投映光学系は、投映レンズ６０とレンズ鏡胴６２とからなり、投映レンズ６０がレンズ鏡胴６２によって保持されている。クロスダイクロイックプリズム５２から出射した合成済みの画像光は、投映レンズ６０によって拡大されて、スクリーン１６に投映される。なお、投映レンズ６０は、１枚のレンズとしたが複数枚のレンズから投映レンズを構成してもよい。

これら、光源部２０、照明光学系、画像生成光学系、投映光学系は、ユニットケース７０に収容される。このとき、投映ユニット１４では、照明光軸２６と投映光軸５６とのなす角θが、０°＜θ＜９０°となるように光源部２０を傾け、光源部２０をユニットケース７０の幅方向内側に寄せ、反射鏡４０、４４との幅範囲内に配置している。そして、斜め方向から入射した照明光を投映光軸５６と垂直な方向に反射させるように、ダイクロイックミラー４６、反射鏡４０の配置角度を決定している。

図３に示すように、従来、光源部２０は、照明光軸２６が投映光軸５６と平行、もしくは直交するように配置されていた。そして、同図（Ａ）に示すように、照明光軸２６が投映光軸５６と平行な場合は、光源部２０からの照明光はそのまま投映光学系へ照射され、同図（Ｂ）に示すように、照明光軸２６が投映光軸５６と直交している場合は、光源部２０からの照明光は反射鏡８０によって照明光軸２６が投映光軸５６と平行となるように折り曲げられた後、投映光学系へ照射されていた。このため、光源部２０が装置の幅方向に突出してしまい、幅方向に拡大された大型のユニットケースを用いる必要があり、装置の大型化を招いていた。また、ユニットケース内のスペースが有効活用されず、ユニットケースにデッドスペースが発生してしまう場合があった。

本発明のプロジェクタ１０では、照明光軸をユニットケース内に斜めにとって、光源部をユニットケースの幅方向内側に寄せて配置したので、ユニットケース内のスペースを効率よく利用し、ユニットケースの幅を抑えることができる。これにより、プロジェクタの外観を平坦化させ、幅を抑えることができ、省スペース化を可能とする。そして、本発明は、特に、大型の光源部を用い、投映画像の高輝度化を図る場合や、省スペース化が要求される航空機や自動車のインストロメンタルパネル内に配置される場合に有効である。

上記実施形態では、投映光学系において、ダイクロイックミラー４６と反射鏡４０（図２参照）の配置角度を調整することで、斜め方向から入射した照明光を投映光軸と垂直な方向に反射させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４（Ａ）に示すように、照明光学系と投映光学系との間に反射鏡８２を設け、斜め方向から入射した照明光を反射鏡８２によって投映光軸５６と平行な方向に反射させた後、ダイクロイックミラー４６と反射鏡４０によって投映光軸５６と垂直な方向に反射させてもよい。

同様に、同図（Ｂ）に示すように、プリズム８４によって斜め方向から入射した照明光を投映光軸５６と平行な方向に屈折させた後、ダイクロイックミラー４６と反射鏡４０によって投映光軸５６と垂直な方向に反射させてもよい。さらに、同図（Ｃ）に示すように、リレーレンズ３４に変えて、リレーレンズ８６、８８を設け、リレーレンズ８６、８８の中心を照明光軸２６からずらすように配置することによって、斜め方向から入射した照明光を投映光軸５６と平行な方向に屈折させた後、ダイクロイックミラー４６と反射鏡４０によって投映光軸５６と垂直な方向に反射させてもよい。

このように、斜め方向に照射された照明光を投映光軸と平行にした後、投映光学系に照射するようにすれば、本発明を実施するにあたり、図３にて示した従来の液晶プロジェクタの画像生成光学系や投映光学系をそのまま流用できるので、コスト面において有利である。なお、図４においては、上述した実施形態と同様の部材については同様の符号を付している。

なお、上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いるプロジェクタに本発明を適用する例で説明をしたが、反射型の液晶パネルを用いるプロジェクタに本発明を適用してもよい。また、決められたスペース内に収めなければならないという切実な課題を解決することができる例として、上記実施形態では、航空機のコクピットの表示手段としてスクリーンを一体型としたリアプロジェクションタイプに適用した例を説明したが、フロントタイプのプロジェクタでも小型化の要求は高いため、そのようなプロジェクタに適用してもよい。

プロジェクタの外観図である。プロジェクタの構成図である。従来のプロジェクタの構成図である。仕様の異なるプロジェクタの構成図である。

符号の説明

１０プロジェクタ
１４投映ユニット
２０光源部
２２光源
２４リフレクタ
２６照明光軸
３４、８６、８８リレーレンズ
４０、４２、４４、８０、８２反射鏡
４６、４８ダイクロイックミラー
５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ液晶パネル
５２クロスダイクロイックプリズム
５６投映光軸
７０ユニットケース
８４プリズム

Claims

前後に細長い略直方体形状の筺体を有し、この筺体内に後方から順に、白色の照明光を放射する光源部、光源部からの照明光を３種類の色光に分解する色分解光学系、六面体形状を有し、その両側面が色光ごとの画像を表示する第１及び第２の液晶パネルに正対する入射面となり、その背面が第３の液晶パネルに正対する入射面となるとともに、その前面がそれぞれの入射面から入射した色光ごとの画像光を合成して出射させる出射面となるクロスダイクロイックプリズム、クロスダイクロイックプリズムから出射した画像光を投影する投映レンズが収容された液晶プロジェクタにおいて、
前記色分解光学系からの２種類の色光が第１及び第２のミラーで反射して、前記第１及び第２の液晶パネルを垂直に照明するように構成され、前記光源部からの照明光の照明光軸は前記投映レンズの投映光軸に対して傾けられ、前記第１及び第２のミラー相互間の幅範囲内に前記光源部が配置されていることを特徴とする液晶プロジェクタ。
前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間には、３種類の色光のうちいずれか１つを透過させ、残りを反射させるダイクロイックミラーが配置され、
傾いた照明光軸を投映光軸と垂直な方向に折り曲げるように、前記第１ミラー、及び、前記ダイクロイックミラーの配置角度を決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。
前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間に、少なくとも１枚のレンズを配置して、このレンズの軸を照明光軸に対してずらすことによって、傾いた照明光軸を投映光軸と平行な方向に折り曲げることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
前記照明光は、前記第１ミラーに向けて照射されるとともに、前記光源部と前記第１ミラーとの間に、第３ミラーを配置して、この第３ミラーによって、傾いた照明光軸を投映光軸と平行な方向に折り曲げることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。