JP3370048B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

投写型映像表示装置

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JP3370048B2 JP2000112537A JP2000112537A JP3370048B2 JP 3370048 B2 JP3370048 B2 JP 3370048B2 JP 2000112537 A JP2000112537 A JP 2000112537A JP 2000112537 A JP2000112537 A JP 2000112537A JP 3370048 B2 JP3370048 B2 JP 3370048B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光源の輝度むら対策
を施した投写型映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の3板式液晶プロジェクタの
光学系の一例を示した平面図である。この光学系の作用
を以下に簡単に説明する。光源10から出射された光
は、インテグレータレンズ11および集光レンズ12を
経た後、全反射ミラー13によって光路を90°変更さ
れて第1ダイクロイックミラー14へと導かれる。第1
ダイクロイックミラー14を透過した赤色光は、全反射
ミラー15にて反射され更にコンデンサレンズ16を経
て液晶パネル31に導かれる。一方、第1ダイクロイッ
クミラー14にて反射した光は、第2ダイクロイックミ
ラー17に導かれる。第2ダイクロイックミラー17に
て反射した緑色光は、コンデンサレンズ18を経て液晶
パネル32に導かれる。また、第2ダイクロイックミラ
ー17を透過した青色光は、リレーレンズ19,21、
全反射ミラー20,22、及びコンデンサレンズ23を
経て液晶パネル33に導かれる。各液晶パネル31,3
2,33を経て得られた変調光(各色映像光)がダイク
ロイックプリズム24によって合成されてカラー映像光
となる。このカラー映像光は、投写レンズ25によって
拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示され
る。
【0003】図7は、従来の3板式液晶プロジェクタの
光学系の他の例を示した平面図である。この光学系は、
インテグレータレンズ11における入射側レンズアレイ
11aと出射側レンズアレイ11bとの間の光路上に全
反射ミラー13を配置することによってコンパクト化を
図っている。
【0004】ここで、一般にリフレクタ10bで反射さ
れるランプ10aの光は、ランプ自体の発光むらやラン
プ10aの影、更にはリフレクタ10bのランプ挿入孔
や給電線の影響により輝度むらを持っている。インテグ
レータレンズ11は、一対のレンズアレイ11a,11
bから構成され、個々の凸レンズ(凸レンズの向きが光
入射側か光出射側かは問わない)が液晶パネルの全面を
照射するように設計されており、光源10から出射され
た光に存在する部分的な輝度ムラを平均化して画面中央
と周辺部とでの光量差を低減するものである。インテグ
レータレンズ11の作用を図5を用いて説明する。図5
ではダイクロイックミラー等を省略して簡潔に示してい
る。図において実線で示しているように、入射側レンズ
アレイ11aの中心に位置する一つの凸レンズに入射し
た光は、出射側レンズアレイ11bの中心に位置する凸
レンズ付近で焦点を結び、コンデンサレンズ16(1
8,23)に入射した後、液晶パネル31(32,3
3)の全面に照射される。また、点線で示しているよう
に、入射側レンズアレイ11aの中心から離れて位置す
る一つの凸レンズに入射した光は、出射側レンズアレイ
11bの中心から離れて位置する凸レンズ付近で焦点を
結び、集光レンズ12によって中心方向に屈折し、コン
デンサレンズ16(18,23)に入射して液晶パネル
31(32,33)の全面に照射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶パネル
31(32,33)への入射範囲をR1、インテグレー
タレンズ11の凸レンズの大きさをR2、液晶パネルと
出射側レンズアレイ11bとの間の距離をL1、入射側
レンズアレイ11aと出射側レンズアレイ11bとの間
の距離をL2とすると、概ね下記の式が成り立つ。
【0006】R1/L1≒R2/L2 R2≒R1×L2/L1
【0007】このように、インテグレータレンズ11の
凸レンズの大きさ(R2)は入射側レンズアレイ11a
と出射側レンズアレイ11bとの間の距離(L2)が長
いほど大きくなってしまう。従って、図6に示した光学
系に比べ、図7のコンパクト化を図った光学系では、凸
レンズは大きくなってしまい、その個数を少なくせざる
を得ない。インテグレータレンズ11は、前にも述べた
が、一つ一つの凸レンズが光源10からの光を液晶パネ
ルの全面に導くことによって光に存在する部分的な輝度
ムラを平均化(互いにキャンセル)するものであるか
ら、凸レンズ数が少なければ十分な平均化は行えない。
【0008】この発明は、上記の事情に鑑み、インテグ
レータレンズの凸レンズ数が少ない場合でも光に存在す
る部分的な輝度ムラを低減できる投写型映像表示装置を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の投写型映像表
示装置は、上記の課題を解決するために、照射された光
を変調するライトバルブと、前記光を出射する光源と、
個々の凸レンズが前記光源からの光を前記ライトバルブ
の全面に導くように入射側レンズアレイと出射側レンズ
アレイとを有して構成されたインテグレータレンズと、
前記出射側レンズアレイの光出射側に設けられた集光レ
ンズと、を備えた投写型映像表示装置において、光を散
乱させる光散乱手段が前記集光レンズ及び/又は前記出
射側レンズアレイの表面に形成されていることを特徴と
する。
【0010】上記の構成であれば、光源から照射された
輝度むらを有する光は、入射側レンズアレイに入射し、
その凸レンズにて集光されて出射側レンズアレイの対応
する凸レンズに入射し、この出射側レンズアレイ及び/
又は前記集光レンズを経ることで光散乱手段にて分散さ
れることになり、この分散によって前記ライトバルブへ
は輝度むらが低減された光が照射されることになる。そ
して、光散乱手段が前記集光レンズ及び/又は前記出射
側レンズアレイの表面に形成されているものであり、光
散乱手段として別個の光学部材を配備する必要がないた
め、部品点数を削減できる。
【0011】前記集光レンズ及び/又は前記出射側レン
ズアレイは、キャビティ内壁面に微小凹凸を備えた金型
にて成形されることで前記光散乱手段を具備するのがよ
い。これによれば、更に、成形と同時に光散乱手段が得
られるので、成形後の加工によって光散乱手段を得る場
合に比べ、工数が削減でき、しかも光散乱の程度の均一
化が可能になり、歩留りも向上する。
【0012】前記レンズアレイの凸レンズ個数が30枚
以下である場合には、上記分散による効果が顕著に得ら
れる。また、入射側レンズアレイと出射側レンズアレイ
との間の光路上に全反射ミラーを備える構成において
も、上記分散による効果が顕著に得られることになる。
【0013】前記光散乱手段は光通過有効領域内の一部
に設けられていてもよい。また、この場合において、前
記光散乱手段は前記光源の輝度むら形状に対応した形状
を有するのがよい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態の液晶
プロジェクタを図1乃至図4に基づいて説明する。な
お、従来項の図6及び図7に示した光学部材と同様の光
学部材には同一の符号を付記している。
【0015】図1は、この実施形態の3板式液晶プロジ
ェクタの光学系を示した平面図である。メタルハライド
ランプ等のランプ10a及びリフレクタ10bから成る
光源10から出射された白色光は、インテグレータレン
ズ11の入射側レンズアレイ11aを経た後、全反射ミ
ラー13によって光路を90°変更され、出射側レンズ
アレイ11b、集光レンズ12、及び光散乱ガラス板1
を経て第1ダイクロイックミラー14へと導かれる。
【0016】第1ダイクロイックミラー14は、赤色波
長帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光
を反射する。第1ダイクロイックミラー14を透過した
赤色波長帯域の光は、全反射ミラー15にて反射されて
光路を変更され、コンデンサレンズ16を経て赤色光用
の透過型の液晶パネル31に導かれ、これを透過するこ
とで光変調される。一方、第1ダイクロイックミラー1
4にて反射したシアンの波長帯域の光は、第2ダイクロ
イックミラー17に導かれる。
【0017】第2ダイクロイックミラー17は、青色波
長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第
2ダイクロイックミラー17にて反射した緑色波長帯域
の光は、コンデンサレンズ18を経て緑色光用の透過型
の液晶パネル32に導かれ、これを透過することで光変
調される。また、第2ダイクロイックミラー17を透過
した青色波長帯域の光は、リレーレンズ19,21、全
反射ミラー20,22、及びコンデンサレンズ23を経
て青色光用の透過型の液晶パネル33に導かれ、これを
透過することで光変調される。
【0018】液晶パネル31,32,33を経て得られ
た変調光(各色映像光)はダイクロイックプリズム24
によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映
像光は、投写レンズ25によって拡大投写され、図示し
ないスクリーン上に投影表示される。各液晶パネル3
1,32,33は、入射側偏光板31a,32a,33
aと、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成して
ある)間に液晶を封入して成るパネル部31b,32
b,33bと、出射側偏光板31c,32c,33cと
を備えて成る。
【0019】前述の光散乱ガラス板1は、集光レンズ1
2の直後に位置し、この集光レンズ12を経た光を散乱
させる。すなわち、光散乱ガラス板1には、微小凹凸が
形成されており、この微小凹凸を通過することで光は散
乱することになる。従って、図4に示しているごとく、
光源10から照射された輝度むらを有する光は、集光レ
ンズ12を経た直後において前記光散乱ガラス板1にて
分散されることになり、この分散によって前記液晶パネ
ル31(32,33)へは輝度むらが低減された光が照
射されることになる。特に、レンズアレイ11a,11
bの凸レンズ個数が30枚以下(図1では25枚構成と
している)である場合には、上記分散による効果が顕著
に得られる。また、入射側レンズアレイ11aと出射側
レンズアレイ11bとの間に全反射ミラー13を備える
この実施形態の構成は、凸レンズ個数を少なくせざるを
得ない構成であるから、上記分散による効果が顕著に得
られることになる。
【0020】光散乱ガラス板1の微小凹凸は、例えば、
目の荒い研磨用砂にて研磨することによって得ることが
できる。或いは、蝕刻法によって化学的に形成すること
もできる。また、光散乱ガラス板1は、前述のごとく集
光レンズ12の直後(光出射側)に設ける他、集光レン
ズ12と出射側レンズアレイ11bとの間、出射側レン
ズアレイ11bの直前(光入射側)に設けてもよい。光
散乱手段として光散乱ガラス板1を示したが、ガラスに
限らず、透明樹脂にて構成することもできる。また、板
ではなく、フィルム状にしてもよい。
【0021】また、図2に示すように、光散乱ガラス1
において、その光散乱部1aを光通過有効領域内の一部
(この図では、光通過有効領域の中央部)に設けるよう
にしてもよい。入射側レンズアレイ11aに入射する光
は中央部ほど強くなり、この中央部だけの輝度むらを緩
和すれば色むらが低減できることが多い。そして、この
場合において、前記光散乱部1aは、ランプ自体の発光
むらやランプ10aの影、更にはリフレクタ10bのラ
ンプ挿入孔や給電線(図示せず)の影響による輝度むら
形状に対応させた形状とするのがよい。
【0022】また、インテグレータレンズ11における
出射側レンズアレイ11bの凸レンズ側或いは裏面側に
直に光散乱部を形成することもできる。図3に示す例で
は、凸レンズ面に微小凹凸を形成することで光散乱部を
得ている。更に、この例では、全ての凸レンズを光散乱
部とするのではなく、光源10の輝度むら形状に対応し
て選ばれた凸レンズだけに光散乱部を形成している。こ
の出射側レンズアレイ11bにおける光散乱部は、光散
乱ガラス板1と同様、目の荒い研磨用砂にて研磨した
り、或いは、蝕刻法によって化学的に形成することがで
きる。しかし、これらの方法は、レンズアレイの成形後
に加工することで光散乱手段を得るものであるから工数
が増え、特に研磨法では凹凸の粗さが不均一になった
り、所望の凸レンズだけに微小凹凸を形成することが難
しいという不満があり、蝕刻法ではコスト高になるとい
う不満がある。そこで、この実施形態では、出射側レン
ズアレイ11bは、キャビティ内壁面に微小凹凸を備え
た金型にて成形することで前記光散乱手段を具備させる
こととした。これによれば、光散乱手段として別個の光
学部材を配備する必要がないため、部品点数を削減でき
るし、更に、成形と同時に光散乱手段が得られるので工
数削減が図れると共に、微小凹凸の粗さの均一化、所望
の凸レンズに対する微小凹凸形成の容易化、及び低コス
ト化が図れる。
【0023】また、集光レンズ12についても、出射側
レンズアレイ11bと同様に直に光散乱手段を設けるこ
とができ、この場合にも上述と同様の利点が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の投写型
映像表示装置であれば、光源から照射された輝度むらを
有する光は光散乱手段にて分散されることになり、この
分散によってライトバルブへは輝度むらが低減された光
が照射されるから、特に三板式液晶プロジェクタで生じ
がちな色むらを軽減して色再現性の向上を図ることがで
きる。インテグレータレンズにおけるレンズアレイの凸
レンズ個数が30枚以下である場合には、上記分散によ
る効果が顕著に得られる。また、入射側レンズアレイと
出射側レンズアレイとの間に全反射ミラーを備える構成
においても、上記分散による効果が顕著に得られること
になる。前記出射側レンズアレイを金型成形して光散乱
手段を具備させる構成であれば、光散乱手段として別個
の光学部材を配備する必要がないため、部品点数を削減
できる。また、成形と同時に光散乱手段が得られるの
で、成形した後に加工によって光散乱手段を得る場合に
比べ、工数が削減でき、しかも光散乱の程度の均一化が
可能になり、歩留りも向上する。光散乱手段を光通過有
効領域内の一部に設ける構成であれば、不必要な分散を
防止できる。特に、前記一部が前記光源の輝度むら形状
に対応した形状とすれば、分散による効果が一層顕著に
得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学
系を示す平面図である。
【図2】この発明の実施形態を示す図であって、光散乱
ガラス板の一例を示す説明図である。
【図3】この発明の実施形態を示す図であって、出射側
レンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図4】この発明の実施形態を示す図であって、光散乱
ガラス板による作用を説明する説明図である。
【図5】インテグレータレンズにおける入射側レンズア
レイと出射側レンズアレイとの距離等で定まる凸レンズ
の個数制限を説明する説明図である。
【図6】従来の液晶プロジェクタの光学系を示す平面図
である。
【図7】従来の液晶プロジェクタの他の光学系を示す平
面図である。
【符号の説明】
1 光散乱ガラス板 10 光源 11 インテグレータレンズ 11a 入射側レンズアレイ 11b 出射側レンズアレイ 12 集光レンズ 13 全反射ミラー 24 ダイクロイックプリズム 25 投写レンズ 31 液晶パネル 32 液晶パネル 33 液晶パネル

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照射された光を変調するライトバルブ
    と、前記光を出射する光源と、個々の凸レンズが前記光
    源からの光を前記ライトバルブの全面に導くように入射
    側レンズアレイと出射側レンズアレイとを有して構成さ
    れたインテグレータレンズと、前記出射側レンズアレイ
    の光出射側に設けられた集光レンズと、を備えた投写型
    映像表示装置において、光を散乱させる光散乱手段が前
    記集光レンズ及び/又は前記出射側レンズアレイの表面
    に形成されていることを特徴とする投写型映像表示装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の投写型映像表示装置に
    おいて、前記集光レンズ及び/又は前記出射側レンズア
    レイは、キャビティ内壁面に微小凹凸を備えた金型にて
    成形されることで前記光散乱手段を具備したことを特徴
    とする投写型映像表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の投写型映
    像表示装置において、各レンズアレイの凸レンズ個数が
    30枚以下であることを特徴とする投写型映像表示装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の投写型映像表示装置において、入射側レンズアレイと
    出射側レンズアレイとの間の光路上に全反射ミラーを備
    えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の投写型映像表示装置において、前記光散乱手段は光通
    過有効領域内の一部に設けられたことを特徴とする投写
    型映像表示装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の投写型映像表示装置に
    おいて、前記一部に設けられた光散乱手段は前記光源の
    輝度むら形状に対応した形状を有することを特徴とする
    投写型映像表示装置。
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