JPH046543A

JPH046543A - 投写型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置

Info

Publication number: JPH046543A
Application number: JP2108419A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Miyatake; 義人宮武
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はライトバルブに形成された光学像に光を照射し
、光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写す
る投写型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置
に関するものである。

従来の技術大画面映像を得るために、ライトバルブに映像信号に応
じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し、光学像
を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が
従来よりよく知られている。

最近では、ライトバルブとして赤用、緑用、青用の３枚
の液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目されている
（例えば、ＳＩＤ　８６　　ダイジェスト、Ｐ、　３７
５）。さらに、スクリーンを透過型とし、すべての光学
系をキャビネット内に収納するリア方式で、セット全体
を非常にコンパクトにした投写型表示装置が提案されて
いる（テレビジョン学会技術報告、ＣＥ”８９−１７、
Ｐ、５５．１９８９年１０月）。

このリア方式投写型表示装置の光学系の基本構成の従来
例を第６図に示す。光源１は、ランプ、集光レンズ、凹
面鏡、熱線吸収フィルタで構成され、３原色の各色成分
を含む平行に近い光を出射する。光源１から出た光は、
平行に配置された青反射ダイクロイックミラー２、緑反
射ダイクロイックミラー３、赤反射ダイクロイックミラ
ー４により、光源１の光軸５と直角方向に青、緑、赤の
色光が取り出される。各色光はそれぞれ液晶パネル６．
７．８を透過した後に投写レンズ９．１０１１に入射す
る。液晶パネル６．７．８には映像信号に応じた光学像
が形成され、これらの光学像は対応する投写レンズ９．
１０．１１によりスクリーン上に拡大投写される。

第６図に示したような投写型表示装置は、光源を強くす
れば光出力が大きくなり、液晶パネルの画素数を増やせ
ば投写画像の解像度が向上するので、高解像度の液晶パ
ネルと強力なランプを用いれば高解像度で光出力の大き
い投写型表示装置を実現できる。そのために、液晶パネ
ルを小型にしても明るさと解像度を両立させることがで
きる。

液晶パネルが小型になれば、投写レンズなどの光学部品
も小型になるので、ランプから投写レンズまでの光学−
系からなる投写器が小型になり、リア方式の場合にはセ
ットも非常にコンパクトになる。

発明が解決しようとする課題第６図に示した構成では、光源１から各液晶パネル６．
７．８までの光路長が赤、緑、青の各色光により異なる
。一般に、光源１から出る光は光路が長くなると光が拡
がり、その分液界パネル上の照度が低下するので、緑の
光は青の光に比べて光利用効率が低く、さらに赤の光は
緑の光に比べて光利用効率が低い。投写画像の白バラン
スを考えると、例えば青、緑の光路に減衰フィルタを挿
入して、最適な赤、緑、青の照度比を確保する必要があ
る。そのため、第６図に示した構成では装置全体の光利
用効率が低く、光出力が小さいという課題がある。

また、光源１に凹面鏡を用い、光＃１の光出力を大きく
することが考えられるが、凹面鏡を用いる場合はランプ
発光体の像を液晶パネルの近傍に形成するのが一般的で
あり、凹面鏡から液晶パネルまでの光路長が所定の距離
からずれるに従って液晶パネル６．７．８上の照度分布
が大きく変化する。第６図に示した構成の場合、光源１
から各液晶パネル６．７．８までの光路長が３色とも異
なるので、投写画像の照度分布が３色で異なり、投写画
像の色の均一性を確保するのが困難となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光源から各
液晶パネルまでの光路長を３色とも同一とし、これによ
り投写画像が高輝度で、しかも色の均一性が良好な投写
型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置を提供
することを目的としている。

課題を解決するための手段本発明の色分解光学装置は、第１のダイクロイ・ンクミ
ラーと、前記第１のダイクロイックミラーの透過光が入
射する第２のダイクロイックミラーと、５つの平面ミラ
ーとを備え、前記第２のダイクロイックミラーの透過光
は前記第１の平面ミラーに入射し、前記第１のダイクロ
イックミラーの反射光は前記第２および第３の平面ミラ
ーで順次反射されて出射し、前記第２のダイクロイック
ミラーの反射光は前記第４の平面ミラーで反射されて出
射し、前記第１の平面ミラーの反射光は前記第５の平面
ミラーで反射されて出射し、３つの出射光の色は互いに
異なり、前記第１のダイクロイックミラーから中央の出
射光軸に垂直な任意の平面までの光路長が３つの色光で
略同一となるようにしたものである。

また、本発明の投写型表示装置は、３原色の各色成分を
含む光を出射する光源と、前記光源から出る光を３原色
に分解する色分解手段と、３つのライトバルブと、３本
の投写レンズとを備え、前記色分解手段は上記の色分解
光学装置であり、前記３つのライトバルブの各光学像は
略同一乎面上にあり、前記光源から出る光は前記色分解
手段により３つの原色光に分解され、前記各原色光は対
応する前記ライトバルブに入射し、前記ライトバルブ上
に形成された光学像が前記投写レンズによりスクリーン
上に拡大投写されるようにしたものである。

本発明の他の投写型表示装置は、３原色の各色成分を含
む光を出射する光源と、第１のダイクロイックミラーと
、前記第１のダイクロイックミラーの透過光が入射する
第２のダイクロイックミラーと、５つの平面ミラーと、
３つのライトバルブと、３本の投写レンズとを備え、前
記光源から出る光は前記第１および第２のダイクロイッ
クミラーにより３つの原色光に分解され、前記第２のダ
イクロイックミラーの透過光は前記第１の平面ミラーに
入射し、前記第１のダイクロイックミラーの反射光は前
記第２の平面ミラーで反射された後に前記第３の平面ミ
ラーに入射し、前記第２のダイクロイックミラーの反射
光は前記第４の平面ミラーに入射し、前記第１の平面ミ
ラーの反射光は前記第５の平面ミラーに入射し、前記第
３．第４および第５の平面ミラーの反射光は対応する前
記各ライトバルブに入射し、前記各ライトバルブ上に形
成された光学像が前記投写レンズによりスクリーン上に
拡大投写されるようにしたものであって、前記３つのラ
イトバルブの各光学像は略同一平面上にあり、前記光源
から前記ライトバルブまでの各色の光路長を投写画像の
色むらが最も少なくなるようにしたものである。

作用上記構成によれば、色分解光学装置の各色の光路にいず
れも少なくとも２りの光反射手段を用い、２つの光反射
手段の間の光路長を調整できるようにしているので、光
源からライトバルブまでの光路長を３色とも同一にする
ことができる。この結果、光利用効率とライトバルブ上
の照度分布を３色とも同一とすることができ、投写画像
を高輝度とし、色の均一性を良好にすることができる。

また、上記構成によれば、２つの光反射手段の間の光路
長を調整することにより光源からライトバルブまでの光
路長をずらすことができ、これにヨリライトバルブ上の
照度分布を変化させることができるので、ライトバルブ
上の照度分布を３色とも同一とすることができる。

実施例本発明の実施例について、添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の投写型表示装置の一実施例の構成を示
すもので、２１は光源、２５は青反射グイクロイックミ
ラー、２６は緑反射グイクロイックミラ、２７．２Ｂ、
　２９．３０．３１は平面ミラー、３９．４０゜４１は
液晶パネル、４２．４３．４４は投写レンズである。

光源２１は、第２図に示すように、ランプ２２、凹面鏡
２３、干渉フィルタ２４で構成され、ランプ２２は３原
色の各色成分を含む光を反射する。ランプ２２から出る
光は凹面鏡２３で反射されて平行に近い光に変換され、
干渉フィルタ２４で赤外線と紫外線を除去されて出射し
、色分解光学系に入射する。

色分解光学系は、青反射ダイクロイックミラー２５、緑
反射グイクロイックミラー２６．５枚の平面ミラー２７
．２８．２９．３０．３１で構成される。入射光軸３２
上に、光源２１ｏにから順に青反射ダイクロイックミラ
ー２５、緑反射グイクロイックミラー２６、平面ミラー
２７が配置されている。光源２１から出る光が色分解光
学系に入射すると、２枚のダイクロイックミラー２５．
２６と平面ミラー２７により青、緑赤の色光が横方向に
折り曲げられて取り出され、青の光は２枚の平面ミラー
２８．２９で順次反射されて、緑および赤の光はそれぞ
れ対応する平面ミラー３０゜３１で反射されて色分解光
学系を出射する。各色の出射光軸３３．３４．３５は、
同一平面上にあり、互いに平行であり、いずれも入射光
軸３２とねじれの直角である。

色分解光学系を出射した３つの色光は、対応する平面ミ
ラー３６．３７．３８で反射され、液晶パネル３９、４
０．４１を透過し、投写レンズ４２．４３．４４に入射
する。液晶パネル３９．４０．４１は映像信号に応じて
透過率の変化として光学像を形成し、各色の光学像は投
写レンズ４２．４３．４４によりスクリーン上に拡大投
写される。３枚の液晶パネル３９．４０．４１に形成さ
れる光学像は、同一寸法であり、同一平面上にある。投
写レンズ４２．４３．４４の光軸４５．４６゜４７は互
いに平行であり、液晶パネル３９．４０．４１の光学像
とスクリーンとは光軸４５．４６．４７と垂直である。

また、投写レンズ４２．４３．４４の歪曲収差は非常に
小さく、色収差も非常に小さい、そのため、スクリーン
上で各色の投写画像の大きさは同一となる。

第１図に示した構成では、色分解光学系の入射光軸３２
から分岐した後の各色光の光路に配置されている平面ミ
ラー２Ｂ、　２９．３０．３１が光源２１から各液晶パ
ネル３９．４０．４１までの光路長を調整できる自由度
を有するので、光源２１から液晶パネル３９゜４０、４
１までの光路長を３色とも等しくすることができる。こ
の結果、光利用効率と液晶パネル３９゜４０、４１上の
照度分布が３色ともほぼ同一となるので、投写画像を高
輝度とし、色の均一性を良好にすることができる。また
、光源２１に凹面鏡を用いる場合、前述のように、光源
２工から液晶パネル３９゜４０、４１までの光路長を所
定の距離にする必要があるが、第１図に示した構成では
それを実現でき、その結果、投写画像の色の均一性を良
好にすることができる。

なお、光源２１から液晶パネル３９．４０．４１までの
光路長を３色とも等しくしても、投写画像に色むらを発
生することがある。これは、ランプ発光体の色むらが大
きい場合に発生するが、この場合には、光源２１から各
液晶パネル３９．４０．４１までの光路長を適当にずら
し、最も色むらが少なくなるようにするとよい。

第１図に示した色分解光学系は複雑な構造に見えるが、
３つの出射光軸３３．３４．３５を互いに平行にするか
、両端の出射光軸３３．３５を中央の出射光軸３４を中
心にして対称にすれば、色分解光学系に用いる部品が比
較的単純な構造となる。

第１図に示した光学系と、透過型スクリーンを１つのキ
ャビネットに収納した場合の構成を第３図に示す、キャ
ビネット４８の前面上部に透過型のスクリーン４９を配
置し、下部後方に光源２１から投写レンズ４２．４３．
４４までの光学系からなる投写器５０を配置し、下部前
側と上部にそれぞれ第１ミラー５１と第２ミラー５２を
配置している。投写器５ｏの３本の投写レンズ４２．４
３．４４から出射した光は第１ミラー５１、第２ミラー
５２により光路を折り曲げられてスクリーン４９に到達
する。

セットをコンパクトにするには、投写レンズ４２゜４３
、４４からスクリーン４９の中心までの光路長（投写距
離）を短くすることと、投写器５ｏをコンパクトにする
ことが必要である。投写距離を短くするには、投写レン
ズ４２．４３．４４を広角レンズとすればよい。投写器
５０をコンパクトにするには、第１図に示したように、
平面ミラー３６．３７．３８により途中の光路を折り曲
げ、入射光軸３２が投写レンズ４２、４３．４４の上方
にくるように構成し、色分解光学系の３つの出射光軸３
３．３４．３５を互いに平行にし、有効光束が遮蔽され
ない範囲で各光学部品を近接させるとよい。こうすると
、キャビネット４８の下部後方に無駄な空間をつくらず
に投写器５０を配置することができ、キャビネット４８
も非常にコンパクトになる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１図に示した構成で、平面ミラー３６．３７．３８を
液晶パネル３９．４０．４１と投写レンズ４２．４３．
４４の間に配置し、第４図に示すような構成とすること
ができる。また、平面ミラー３６．３７．３８を投写レ
ンズの内部に配置し、第５図に示すような構成とするこ
ともできる。第５図に示した各投写レンズは、主レンズ
５３．５４．５５と、液晶パネル３９．４０゜４１の直
後に配置されるレンズ５６．５７．５８と、間に配置さ
れる平面ミラー５９．６０．６１で構成される。

第４図および第５図に示した構成は、第３図に示した場
合と同様に、キャビネット４８の下部後方シこ無駄な空
間をつくらずに配置することができ、キャビネット４８
もコンパクトになる。

第１図、第４図および第５図に示した構成で、平面ミラ
ー２８．２９の一方を青反射ダイクロイックミラーとす
れば、液晶パネル３９に入射する青の光の色純度が良く
なり、平面ミラー３０を緑反射ダイクロイックミラーと
すれば、液晶パネル４０に入射する緑の光の色純度が良
くなる。また、平面ミラー２７．３１の一方を赤反射ダ
イクロイックミラーとすれば、液晶パネル４１に入射す
る赤の光の色純度が良くなる。このように所定の波長帯
の反射率が他の波長帯の反射率より高い平面ミラーを用
いると、不要な波長帯の成分が除去されるので、いずれ
の場合も投写画像の色再現範囲を広くすることができる
。

第１図、第４図および第５図に示した構成で、液晶パネ
ル３９．４０．４１の直前にフィールドレンズとして正
レンズを配置し、液晶パネル３９．４０．４１の周辺部
に入射する光線を投写レンズ４２．４３．４４の瞳に集
中させると投写画像の周辺部を明るくすることができる
。

本発明の色分解光学装置は、第１図、第４図および第５
図に示した構成のままで、投写器とスクリーンを分離し
た方式の投写型表示装置に応用することができる。また
、投写器の奥行が長くなっても構わなければ、第１図に
示した構成で平面ミラー３６．３７．３８を省いてもよ
い。

以上の実施例では、色分解光学系の出射光の色を光源２
１ｏにから順に青、緑、赤としたが、色の順序に特に制
限はされない。しいて言うなら、スクリーンの配光特性
が原因で投写画像を見る角度を変えた場合の色度わりが
目立つ場合には、中央の色を緑にするのがよい。また、
ライトバルブとして液晶パネルを用いた例を示したが、
電気光学結晶など映像信号に応じて光学特性の変化とし
て光学像を形成“できるものならライトバルブとして用
いることができる。

発明の効果以上に説明したように本発明によれば、色分解手段が光
源から各ライトバルブまでの光路長を調整できる自由度
を有するので、この光路長を青。

緑、赤の３色とも同一とすることにより、あるいはこの
光路長を３色の間でずらすことｌこより、ライトバルブ
上の照度分布を３色で揃えることができ、これにより、
投写画像の輝度と色の均一性を向上させることができ、
工業上天なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投写型表示装置の構成を示す斜視図、
第２図は光源の構成を示す概略構成図、第３図はキャビ
ネット内の構成を示す断面図、第４図および第５図は本
発明の他の実施例の構成を示す斜視図、第６図は従来の
投写型表示装置の光学系の基本構成を示す概略構成図で
ある。２１・・・・・・光源、２５．２６・・・・・・グイク
ロイックミラー２７、２８．２９．３０．３１・・・・
・・平面ミラー、３９．４０．４１・・・・・・液晶パ
ネル、４２．４３．４４・・・・・・投写レンズ。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名絶図４０清１しＣネ九４２．４７．４４　　段写しンズ第図艷図菖図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイ
クロイックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイ
ックミラーと、５つの平面ミラーとを備え、前記第２の
ダイクロイックミラーの透過光は前記第１の平面ミラー
に入射し、前記第１のダイクロイックミラーの反射光は
前記第２および第３のの平面ミラーで順次反射されて出
射し、前記第２のダイクロイックミラーの反射光は前記
第４の平面ミラーで反射されて出射し、前記第１の平面
ミラーの反射光は前記第５の平面ミラーで反射されて出
射し、３つの出射光の色は互いに異なり、前記第１のダ
イクロイックミラーから中央の出射光軸に垂直な任意の
平面までの光路長が３つの色光で略同一となるようにし
た色分解光学装置。
（２）３つの出射光軸は略同一平面にある請求項（１）
記載の色分解光学装置。
（３）第２または第３の平面ミラーは、所定の波長帯の
反射率が他の波長帯の反射率より高い請求項（１）記載
の色分解光学装置。
（４）第２または第３の平面ミラーはダイクロイックミ
ラーである請求項（３）記載の色分解光学装置。
（５）第４の平面ミラーは、所定の波長帯の反射率が他
の波長帯の反射率より高い請求項（１）記載の色分解光
学装置。
（６）第４の平面ミラーはダイクロイックミラーである
請求項（５）記載の色分解光学装置。
（７）第１または第５の平面ミラーは、所定の波長帯の
反射率が他の波長帯の反射率より高い請求項（１）記載
の色分解光学装置。
（８）第１または第５の平面ミラーはダイクロイックミ
ラーである請求項（７）記載の色分解光学装置。
（９）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、前
記光源から出る光を３原色に分解する色分解手段と、３
つのライトバルブと、３本の投写レンズとを備え、前記
色分解手段は請求項（１）から請求項（８）のいずれか
に記載の色分解光学装置で構成され、前記３つのライト
バルブの各光学像は略同一平面上にあり、前記光源から
出る光は前記色分解手段により３つの原色光に分解され
、前記各原色光は対応する前記ライトバルブに入射し、
前記ライトバルブ上に形成された光学像が前記投写レン
ズによりスクリーン上に拡大投写されるようにした投写
型表示装置。
（１０）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、
前記光源から出る光を３原色に分解する色分解手段と、
３つのライトバルブと、３本の投写レンズと、透過型の
スクリーンと、キャビネットとを備え、前記色分解手段
は請求項（１）から請求項（８）のいずれかに記載の色
分解光学装置で構成され、前記３つのライトバルブの各
光学像は略同一平面上にあり、前記光源から出る光は前
記色分解手段により３つの原色光に分解され、前記各原
色光は対応する前記ライトバルブに入射し、前記ライト
バルブ上に形成された光学像が前記投写レンズにより前
記スクリーン上に拡大投写されるようにしたものであっ
て、前記光源から前記スクリーンまでの光学系を前記キ
ャビネット内に収納した投写型表示装置。
（１１）色分解手段と各ライトバルブとの間にそれぞれ
平面ミラーを配置した請求項（９）または請求項（１０
）記載の投写型表示装置。
（１２）各ライトバルブと投写レンズとの間にそれぞれ
平面ミラーを配置した請求項（９）または請求項（１０
））記載の投写型表示装置。
（１３）投写レンズは平面ミラーを内蔵したものである
請求項（９）または請求項（１０）記載の投写型表示装
置。
（１４）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、
第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイ
ックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイックミ
ラーと、５つの平面ミラーと、３つのライトバルブと、
３本の投写レンズとを備え、前記光源から出る光は前記
第１および第２のダイクロイックミラーにより３つの原
色光に分解され、前記第２のダイクロイックミラーの透
過光は前記第１の平面ミラーに入射し、前記第１のダイ
クロイックミラーの反射光は前記第２の平面ミラーで反
射された後に前記第３の平面ミラーに入射し、前記第２
のダイクロイックミラーの反射光は前記第４の平面ミラ
ーに入射し、前記第１の平面ミラーの反射光は前記第５
の平面ミラーに入射し、前記第３、第４および第５の平
面ミラーの反射光は対応する前記各ライトバルブに入射
し、前記各ライトバルブ上に形成された光学像が前記投
写レンズによりスクリーン上に拡大投写されるようにし
たものであって、前記３つのライトバルブの各光学像は
略同一平面上にあり、前記光源から前記ライトバルブま
での各色の光路長を投写画像の色むらが最も少なくなる
ようにした投写型表示装置。
（１５）第３、第４および第５の平面ミラーの出射光軸
が略同一平面にある請求項（１４）記載の投写型表示装
置。
（１６）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、
第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイ
ックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイックミ
ラーと、５つの平面ミラーと、３つのライトバルブと、
３本の投写レンズと、透過型のスクリーンと、キャビネ
ットと備え、前記光源から出る光は前記第１および第２
のダイクロイックミラーにより３つの原色光に分解され
、前記第２のダイクロイックミラーの透過光は前記第１
の平面ミラーに入射し、前記第１のダイクロイックミラ
ーの反射光は前記第２の平面ミラーで反射された後に前
記第３の平面ミラーに入射し、前記第２のダイクロイッ
クミラーの反射光は前記第４の平面ミラーに入射し、前
記第１の平面ミラーの反射光は前記第５の平面ミラーに
入射し、前記第３、第４および第５の平面ミラーの反射
光は対応する前記各ライトバルブに入射し、前記各ライ
トバルブ上に形成された光学像が前記投写レンズにより
前記スクリーン上に拡大投写されるようにしたものであ
って、前記３つのライトバルブの各光学像は略同一平面
上にあり、前記光源から前記ライトバルブまでの各色の
光路長を投写画像の色むらが最も少なくなるようにし、
前記光源から前記スクリーンまでの光学系を前記キャビ
ネット内に収納した投写型表示装置。
（１７）第３、第４および第５の平面ミラーの出射光軸
は略同一平面にある請求項（１６）記載の投写型表示装
置。
（１８）第３、第４および第５の平面ミラーと対応する
各ライトバルブとの間にそれぞれ平面ミラーを配置した
請求項（１４）から請求（１７）のいずれかに記載の投
写型表示装置。
（１９）各ライトバルブと対応する各投写レンズとの間
にそれぞれ平面ミラーを配置した請求項ｏにから請求項
（１７）のいずれかに記載の投写型表示装置。
（２０）投写レンズは平面ミラーを内蔵したものである
請求項（１４）から請求項（１７）のいずれかに記載の
投写型表示装置。