JPH06265887A - 投写型表示装置 - Google Patents
投写型表示装置Info
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- JPH06265887A JPH06265887A JP5049569A JP4956993A JPH06265887A JP H06265887 A JPH06265887 A JP H06265887A JP 5049569 A JP5049569 A JP 5049569A JP 4956993 A JP4956993 A JP 4956993A JP H06265887 A JPH06265887 A JP H06265887A
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- Japan
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- light
- lens
- liquid crystal
- lens plate
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 複数の光源１０１ａ、１０１ｂから放射され
た光束は曲面反射鏡１０２で反射され、第１レンズ板１
０３と第２レンズ板１０４で構成される均一照明光学素
子１１８を通過する。さらに均一照明光学素子１１８か
らの発散光束を平行化するフィールドレンズ１０８を通
過した後、液晶パネル１０９を均一に照明する。液晶パ
ネル１０９により変調された画像は投写レンズ１１６で
拡大投影される。 【効果】 従来より明るく、照度の均一性に優れ色ムラ
がなく、高効率で高品位な映像表示が実現できる。
た光束は曲面反射鏡１０２で反射され、第１レンズ板１
０３と第２レンズ板１０４で構成される均一照明光学素
子１１８を通過する。さらに均一照明光学素子１１８か
らの発散光束を平行化するフィールドレンズ１０８を通
過した後、液晶パネル１０９を均一に照明する。液晶パ
ネル１０９により変調された画像は投写レンズ１１６で
拡大投影される。 【効果】 従来より明るく、照度の均一性に優れ色ムラ
がなく、高効率で高品位な映像表示が実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光束変調を行なうライ
トバルブの映像をスクリーン上に拡大表示する投写型表
示装置の構成に関する。
トバルブの映像をスクリーン上に拡大表示する投写型表
示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】投写型表示装置の一つに、ライトバルブ
として透過型の液晶パネルを用いた液晶プロジェクター
があり、小型軽量であることからおもに家庭用として実
用化されている。この液晶プロジェクターでは、表示色
と表示輝度の均一化が大きな課題になっている。通常の
液晶プロジェクターでは、例えばメタルハライドランプ
の放射光を放物面反射鏡で平行化して直接液晶パネルを
照明するので、表示画面にはランプの発光ムラに起因す
る色ムラが生じ、また表示画面の中心が周辺部に比べて
かなり明るくなってしまうため、ＣＲＴ直視の映像に比
べると表示品質的に劣っていた。
として透過型の液晶パネルを用いた液晶プロジェクター
があり、小型軽量であることからおもに家庭用として実
用化されている。この液晶プロジェクターでは、表示色
と表示輝度の均一化が大きな課題になっている。通常の
液晶プロジェクターでは、例えばメタルハライドランプ
の放射光を放物面反射鏡で平行化して直接液晶パネルを
照明するので、表示画面にはランプの発光ムラに起因す
る色ムラが生じ、また表示画面の中心が周辺部に比べて
かなり明るくなってしまうため、ＣＲＴ直視の映像に比
べると表示品質的に劣っていた。
【０００３】液晶パネルを均一に照明する一つの方法と
して、露光機等に一般的に使用されているインテグレー
タを用いる方法がある。このインテグレータは、光源光
の出射部に複数の矩形レンズをマトリックス状に配置し
たレンズ板を２枚配置し、１枚目のレンズ板で切り出し
た各光束断面を２枚目のレンズ板によって照明対象上に
重畳結像させるというものである。この方法で液晶パネ
ルを照明すれば、照度分布は極めて均一なものになり、
色ムラも解消される。具体的な方法に関しては、公開特
許公報平３−１１１８０６にその内容が詳しく述べられ
ている。
して、露光機等に一般的に使用されているインテグレー
タを用いる方法がある。このインテグレータは、光源光
の出射部に複数の矩形レンズをマトリックス状に配置し
たレンズ板を２枚配置し、１枚目のレンズ板で切り出し
た各光束断面を２枚目のレンズ板によって照明対象上に
重畳結像させるというものである。この方法で液晶パネ
ルを照明すれば、照度分布は極めて均一なものになり、
色ムラも解消される。具体的な方法に関しては、公開特
許公報平３−１１１８０６にその内容が詳しく述べられ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
単一の光源のため、寿命等の何らかの原因で光源が点灯
しなくなった場合に全く何も表示されなくなってしま
う。
単一の光源のため、寿命等の何らかの原因で光源が点灯
しなくなった場合に全く何も表示されなくなってしま
う。
【０００５】また、ランプ固有の波長特性があるため、
スクリーン上で所望の色特性を得ようとすると、何らか
の色補正をかけないといけない。例えばメタルハライド
ランプでは、赤色光が弱いため、ホワイトバランスを取
るために青または緑光の光束を減衰させなくてはならな
いため光利用効率が低下する。
スクリーン上で所望の色特性を得ようとすると、何らか
の色補正をかけないといけない。例えばメタルハライド
ランプでは、赤色光が弱いため、ホワイトバランスを取
るために青または緑光の光束を減衰させなくてはならな
いため光利用効率が低下する。
【０００６】さらに一般的に明るさを上げようとして消
費電力を上げても、発光部が大きくなり、集光効率が低
下して消費電力分は明るくならないといった問題点を有
する。
費電力を上げても、発光部が大きくなり、集光効率が低
下して消費電力分は明るくならないといった問題点を有
する。
【０００７】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、液晶プロジェクタ
ーの照明装置に複数の光源を備え、上述のインテグレー
タのような均一照明光学素子を使用し、照明の明るさ分
布を極めて均一なものとし、表示画面に輝度ムラや色ム
ラがなくて光利用効率が高く、さらに明るくホワイトバ
ランスの良好な投写型表示装置を提供することである。
るもので、その目的とするところは、液晶プロジェクタ
ーの照明装置に複数の光源を備え、上述のインテグレー
タのような均一照明光学素子を使用し、照明の明るさ分
布を極めて均一なものとし、表示画面に輝度ムラや色ム
ラがなくて光利用効率が高く、さらに明るくホワイトバ
ランスの良好な投写型表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の投写型表示装置
は、３原色の色成分を含む光を出射する照明装置と、前
記照明装置の出力光を変調し映像情報に応じた光学像を
形成するライトバルブと、前記ライトバルブからの出力
光を受け前記ライトバルブの光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備える投写型表示装置において、
前記照明装置は複数の光源から構成され、前記照明装置
と前期ライトバルブの間に、複数のレンズを前記照明装
置の出力光の主軸に垂直な面内に配した構成のレンズ板
を少なくとも１枚含む均一照明光学素子を配置し、前記
ライトバルブの光束入射側に、前記レンズ板からの発散
光束を前記投写レンズに集光するためのフィールドレン
ズを配置したことを特徴とする。
は、３原色の色成分を含む光を出射する照明装置と、前
記照明装置の出力光を変調し映像情報に応じた光学像を
形成するライトバルブと、前記ライトバルブからの出力
光を受け前記ライトバルブの光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備える投写型表示装置において、
前記照明装置は複数の光源から構成され、前記照明装置
と前期ライトバルブの間に、複数のレンズを前記照明装
置の出力光の主軸に垂直な面内に配した構成のレンズ板
を少なくとも１枚含む均一照明光学素子を配置し、前記
ライトバルブの光束入射側に、前記レンズ板からの発散
光束を前記投写レンズに集光するためのフィールドレン
ズを配置したことを特徴とする。
【０００９】本発明の投写型表示装置は、３原色の色成
分を含む光を出射する照明装置と、前記照明装置の出力
光を変調し映像情報に応じた光学像を形成するライトバ
ルブと、前記ライトバルブからの出力光を受け前記ライ
トバルブの光学像をスクリーン上に投写する投写レンズ
とを備える投写型表示装置において、前記照明装置は少
なくとも一つ以上の光源と、光源のランダム偏光を同一
偏光光に変換する偏光変換素子から構成され、前記照明
装置と前期ライトバルブの間に、複数のレンズを前記照
明装置の出力光の主軸に垂直な面内に配した構成のレン
ズ板を少なくとも１枚配置し、前記ライトバルブの光束
入射側に、前記レンズ板からの発散光束をほぼ平行化す
るためのフィールドレンズを配置したことを特徴とす
る。
分を含む光を出射する照明装置と、前記照明装置の出力
光を変調し映像情報に応じた光学像を形成するライトバ
ルブと、前記ライトバルブからの出力光を受け前記ライ
トバルブの光学像をスクリーン上に投写する投写レンズ
とを備える投写型表示装置において、前記照明装置は少
なくとも一つ以上の光源と、光源のランダム偏光を同一
偏光光に変換する偏光変換素子から構成され、前記照明
装置と前期ライトバルブの間に、複数のレンズを前記照
明装置の出力光の主軸に垂直な面内に配した構成のレン
ズ板を少なくとも１枚配置し、前記ライトバルブの光束
入射側に、前記レンズ板からの発散光束をほぼ平行化す
るためのフィールドレンズを配置したことを特徴とす
る。
【００１０】本発明の投写型表示装置は、前記フィール
ドレンズの焦点距離を前記レンズ板とフィールドレンズ
間の光路長とほぼ等しくしたことを特徴とする。
ドレンズの焦点距離を前記レンズ板とフィールドレンズ
間の光路長とほぼ等しくしたことを特徴とする。
【００１１】本発明の投写型表示装置は、前記照明装置
の複数の光源の分光特性が異なることを特徴とする。
の複数の光源の分光特性が異なることを特徴とする。
【００１２】本発明の投写型表示装置は、前記照明装置
の光源のうち少なくとも一つは瞬時点灯が可能な光源で
あることを特徴とする。
の光源のうち少なくとも一つは瞬時点灯が可能な光源で
あることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】以下、本発明による投写型表示装置について
図面に基づき詳細に説明する。
図面に基づき詳細に説明する。
【００１４】（実施例１）図１及び図２は、本発明の光
学構成を示す図である。光源１０１ａ及び１０１ｂとし
ては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノ
ンランプなど点に近い発光部を有するものが用いられ、
発光部からの放射光束は曲面反射鏡１０２で反射され
る。
学構成を示す図である。光源１０１ａ及び１０１ｂとし
ては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノ
ンランプなど点に近い発光部を有するものが用いられ、
発光部からの放射光束は曲面反射鏡１０２で反射され
る。
【００１５】単一光源で明るさを上げるためには、光源
のパワーを大きくすればよいが、通常パワーに応じて発
光部も大きくなるため、集光効率が下がり消費電力に比
例して明るくならない。本発明によれば、複数の光源１
０１ａ、１０１ｂを用いるため、発光部は小さいままで
パワーを上げられるため、消費電力に比例した明るさを
実現できる。
のパワーを大きくすればよいが、通常パワーに応じて発
光部も大きくなるため、集光効率が下がり消費電力に比
例して明るくならない。本発明によれば、複数の光源１
０１ａ、１０１ｂを用いるため、発光部は小さいままで
パワーを上げられるため、消費電力に比例した明るさを
実現できる。
【００１６】例えば単一光源でパワーを２倍にして、発
光部の大きさも２倍になったとすれば、集光効率は約半
分になり、スクリーン上での明るさはほとんど変わらな
い。しかし発光部の大きさの同じ光源を２つ使うと、集
光効率はそのままなので、明るさも２倍となる。
光部の大きさも２倍になったとすれば、集光効率は約半
分になり、スクリーン上での明るさはほとんど変わらな
い。しかし発光部の大きさの同じ光源を２つ使うと、集
光効率はそのままなので、明るさも２倍となる。
【００１７】またどちらか一方が点灯しなくなっても、
もう一方の光源により照明され表示が行われるため、観
視者に不快感を与えないし、光源交換のために表示を中
断する必要がなくなる。本実施例では２つの光源として
いるが２つ以上でもかまわない。
もう一方の光源により照明され表示が行われるため、観
視者に不快感を与えないし、光源交換のために表示を中
断する必要がなくなる。本実施例では２つの光源として
いるが２つ以上でもかまわない。
【００１８】図１では、曲面反射鏡１０２の曲面形状と
して楕円面が用いられ、その第１焦点は光源１０１ａ，
１０１ｂの発光部に一致し、第２焦点は液晶パネル１０
９の中心位置になっているので、曲面反射鏡１０２で反
射された光束は、液晶パネル１０９の中心部に向かう。
して楕円面が用いられ、その第１焦点は光源１０１ａ，
１０１ｂの発光部に一致し、第２焦点は液晶パネル１０
９の中心位置になっているので、曲面反射鏡１０２で反
射された光束は、液晶パネル１０９の中心部に向かう。
【００１９】均一照明光学素子１１８は第１レンズ板１
０３と第２レンズ板１０４で構成され、第２レンズ板１
０４のサイズは、第１レンズ板１０３のサイズよりも小
さくなっている。第１レンズ板１０３内の各レンズの中
心と、一対一で対応する第２レンズ板１０４内のレンズ
の中心と、液晶パネル１０９の中心は、ほぼ一直線状に
並んでいる。
０３と第２レンズ板１０４で構成され、第２レンズ板１
０４のサイズは、第１レンズ板１０３のサイズよりも小
さくなっている。第１レンズ板１０３内の各レンズの中
心と、一対一で対応する第２レンズ板１０４内のレンズ
の中心と、液晶パネル１０９の中心は、ほぼ一直線状に
並んでいる。
【００２０】従って、第２レンズ板１０４内の各レンズ
は、対応する第１レンズ板１０３内のレンズの像を液晶
パネル１０９の表示領域３０６上に重畳結像させる。液
晶パネル１０９から見た見かけの光源位置は第２レンズ
板１０４の位置に一致している。
は、対応する第１レンズ板１０３内のレンズの像を液晶
パネル１０９の表示領域３０６上に重畳結像させる。液
晶パネル１０９から見た見かけの光源位置は第２レンズ
板１０４の位置に一致している。
【００２１】例えば液晶パネル１０９の表示領域３０６
の端部へ入射する光束の主光線３０２は、第２レンズ板
１０４の中心と表示領域３０６の端部を結ぶ線分に一致
する。
の端部へ入射する光束の主光線３０２は、第２レンズ板
１０４の中心と表示領域３０６の端部を結ぶ線分に一致
する。
【００２２】つまり、液晶パネル１０９への照明光束
は、第２レンズ板１０４からの発散光になっているた
め、液晶パネル１０９に平行光を入射するためにはフィ
ールドレンズ１０８が必要となる。
は、第２レンズ板１０４からの発散光になっているた
め、液晶パネル１０９に平行光を入射するためにはフィ
ールドレンズ１０８が必要となる。
【００２３】このフィールドレンズ１０８の焦点距離
は、第２レンズ板１０４とフィールドレンズ１０８の距
離にほぼ等しくされ、図では液晶パネル１０９側に凸面
を向けた平凸レンズとなっているが、凸面を第２レンズ
板１０４側に向けてもよいし、両凸レンズやフレネルレ
ンズを用いてもよい。液晶パネル１０９の端部を通過す
る光束の主光線は、照明系全体の光軸３０５に平行にな
っている。
は、第２レンズ板１０４とフィールドレンズ１０８の距
離にほぼ等しくされ、図では液晶パネル１０９側に凸面
を向けた平凸レンズとなっているが、凸面を第２レンズ
板１０４側に向けてもよいし、両凸レンズやフレネルレ
ンズを用いてもよい。液晶パネル１０９の端部を通過す
る光束の主光線は、照明系全体の光軸３０５に平行にな
っている。
【００２４】こうして主光線が液晶パネル１０９の全面
にほぼ平行に入射するため、明視方向の影響がなくな
り、全面にわたって均一なコントラスト比を得られる。
にほぼ平行に入射するため、明視方向の影響がなくな
り、全面にわたって均一なコントラスト比を得られる。
【００２５】液晶パネル１０９を透過した光束は投写レ
ンズ１１６に入射し、拡大投写される。投写レンズ１１
６はテレセントリックレンズであれば、明るさ、色、コ
ントラスト比の均一な表示が得られる。
ンズ１１６に入射し、拡大投写される。投写レンズ１１
６はテレセントリックレンズであれば、明るさ、色、コ
ントラスト比の均一な表示が得られる。
【００２６】図２では、曲面反射鏡１０２の曲面形状と
して放物面が用いられ、光源１０１ａ及び１０１ｂの発
光部は、放物面の焦点位置に一致しているので、曲面反
射鏡１０２で反射された光束は、照明系の光軸３０５に
ほぼ平行な光束となる。
して放物面が用いられ、光源１０１ａ及び１０１ｂの発
光部は、放物面の焦点位置に一致しているので、曲面反
射鏡１０２で反射された光束は、照明系の光軸３０５に
ほぼ平行な光束となる。
【００２７】均一照明光学素子１１８は第１レンズ板１
０３と第２レンズ板１０４と第３レンズ３０１で構成さ
れ、第１レンズ板１０３と第２レンズ板１０４は同じサ
イズであり、各レンズ板に同じものが使用される。第２
レンズ板１０４内の各レンズは、対応する第１レンズ板
１０３内のレンズの像を無限遠に結像させるので、この
場合はさらに第３レンズ３０１が付加されて、無限遠に
できるはずの像を液晶パネル１０９の表示領域３０６上
に形成する。第３レンズ３０１の焦点距離は、第３レン
ズ３０１と液晶パネル１０９の距離にほぼ等しくなって
いる。第２レンズ板１０４と第３レンズ３０１は、一体
化して形成されてもよい。このような均一照明光学素子
の構成であっても、基本的には図１の場合と同様であ
り、液晶パネル１０９の光束入射側には、フィールドレ
ンズ１０８が配置される。
０３と第２レンズ板１０４と第３レンズ３０１で構成さ
れ、第１レンズ板１０３と第２レンズ板１０４は同じサ
イズであり、各レンズ板に同じものが使用される。第２
レンズ板１０４内の各レンズは、対応する第１レンズ板
１０３内のレンズの像を無限遠に結像させるので、この
場合はさらに第３レンズ３０１が付加されて、無限遠に
できるはずの像を液晶パネル１０９の表示領域３０６上
に形成する。第３レンズ３０１の焦点距離は、第３レン
ズ３０１と液晶パネル１０９の距離にほぼ等しくなって
いる。第２レンズ板１０４と第３レンズ３０１は、一体
化して形成されてもよい。このような均一照明光学素子
の構成であっても、基本的には図１の場合と同様であ
り、液晶パネル１０９の光束入射側には、フィールドレ
ンズ１０８が配置される。
【００２８】図１及び図２の均一照明光学素子１１８に
最も適したものとして、露光機に一般的に使用されてい
るインテグレータがある。投写型表示装置に使用する場
合の基本的な構成を図３に示す。
最も適したものとして、露光機に一般的に使用されてい
るインテグレータがある。投写型表示装置に使用する場
合の基本的な構成を図３に示す。
【００２９】複数の矩形レンズ２０１をマトリックス状
に含む第１レンズ板１０３と複数の矩形レンズ２０２を
マトリックス状に含む第２レンズ板１０４で構成されて
いる。第１レンズ板１０３の各矩形レンズ２０１の形状
は、照明対象の液晶パネルの形状に相似形とされ、この
各矩形レンズ２０１の像が、第２レンズ板１０４の対応
する矩形レンズ２０２によって液晶パネル上に重畳結像
されるため、液晶パネルは均一な照度で色ムラもほとん
どなく照明される。
に含む第１レンズ板１０３と複数の矩形レンズ２０２を
マトリックス状に含む第２レンズ板１０４で構成されて
いる。第１レンズ板１０３の各矩形レンズ２０１の形状
は、照明対象の液晶パネルの形状に相似形とされ、この
各矩形レンズ２０１の像が、第２レンズ板１０４の対応
する矩形レンズ２０２によって液晶パネル上に重畳結像
されるため、液晶パネルは均一な照度で色ムラもほとん
どなく照明される。
【００３０】第１レンズ板１０３と第２レンズ板１０４
は、必ずしも分離する必要がなく、矩形レンズ２０１，
２０２の数を増やして各レンズ板１０３，１０４を接近
させれば、１枚のレンズ板に一体化することも可能であ
る。数としては、４個以上の矩形レンズ２０１，２０２
を用いることで、十分な均一照明が可能となる。
は、必ずしも分離する必要がなく、矩形レンズ２０１，
２０２の数を増やして各レンズ板１０３，１０４を接近
させれば、１枚のレンズ板に一体化することも可能であ
る。数としては、４個以上の矩形レンズ２０１，２０２
を用いることで、十分な均一照明が可能となる。
【００３１】また、第２レンズ板１０４は必ずしも矩形
レンズで構成する必要がなく、例えば６角形のレンズを
並べてもよい。各レンズ板に含まれる複数のレンズの配
置や構成方法はこの他にも様々なものが考えられ、詳し
くは前述の公開特許公報に記述されている。
レンズで構成する必要がなく、例えば６角形のレンズを
並べてもよい。各レンズ板に含まれる複数のレンズの配
置や構成方法はこの他にも様々なものが考えられ、詳し
くは前述の公開特許公報に記述されている。
【００３２】（実施例２）図４（Ａ）は本発明の他の実
施例を示す構成図である。光源１０１ａ及び１０１ｂと
曲面反射鏡１０２で構成される照明装置から出射した光
束は、偏光変換素子４０１に入射し、偏光面が揃った偏
光光が均一照明光学素子１１８に入射する。
施例を示す構成図である。光源１０１ａ及び１０１ｂと
曲面反射鏡１０２で構成される照明装置から出射した光
束は、偏光変換素子４０１に入射し、偏光面が揃った偏
光光が均一照明光学素子１１８に入射する。
【００３３】そして実施例１と同様にフィールドレンズ
１０８を通過し、液晶パネル１０９を均一に照明し、変
調された画像は投写レンズ１１６で拡大投影される。
１０８を通過し、液晶パネル１０９を均一に照明し、変
調された画像は投写レンズ１１６で拡大投影される。
【００３４】ここで液晶パネル１０９は偏光子４０５を
必要とするモードで表示を行うものである。本来ならば
入射光の半分は偏光子４０５で排除されるため、明るさ
は半減してしまうが、偏光変換素子４０１により偏光面
を揃えたので、偏光子４０５の偏光面を揃えてやること
で、効率が約２倍となり明るさも２倍となる。また偏光
子４０５での光の吸収がなくなるため、熱による劣化の
防止や、信頼性も高くなる。
必要とするモードで表示を行うものである。本来ならば
入射光の半分は偏光子４０５で排除されるため、明るさ
は半減してしまうが、偏光変換素子４０１により偏光面
を揃えたので、偏光子４０５の偏光面を揃えてやること
で、効率が約２倍となり明るさも２倍となる。また偏光
子４０５での光の吸収がなくなるため、熱による劣化の
防止や、信頼性も高くなる。
【００３５】図４（Ｂ）は偏光変換素子４０１の構成例
である。偏光分離素子４０２と反射ミラー４０３、及び
偏光回転素子４０４から構成されている。
である。偏光分離素子４０２と反射ミラー４０３、及び
偏光回転素子４０４から構成されている。
【００３６】偏光分離素子４０２に入射した光束４０６
はランダム偏光光であり、、Ｐ偏光光４０７とＳ偏光光
４０８に分離され、Ｐ偏光光４０７は透過する。Ｓ偏光
光４０８は反射し、さらに反射ミラー４０３で反射さ
れ、偏光回転素子４０４に入射する。この偏光変換素子
４０４としては１／２波長板が代表的であるが、雲母波
長板やＴＮ液晶板等９０度偏光面を回転するものであれ
ば何でも良い。偏光回転素子４０４を通過した光は、Ｐ
偏光光４０７として出射する。
はランダム偏光光であり、、Ｐ偏光光４０７とＳ偏光光
４０８に分離され、Ｐ偏光光４０７は透過する。Ｓ偏光
光４０８は反射し、さらに反射ミラー４０３で反射さ
れ、偏光回転素子４０４に入射する。この偏光変換素子
４０４としては１／２波長板が代表的であるが、雲母波
長板やＴＮ液晶板等９０度偏光面を回転するものであれ
ば何でも良い。偏光回転素子４０４を通過した光は、Ｐ
偏光光４０７として出射する。
【００３７】一般に偏光分離素子４０２及び偏光回転素
子４０４は波長特性がフラットでなく、出射する光束の
分光特性は異なり、単純に合成したのではスクリーン上
では色ムラとなってしまう。しかし本発明では、均一照
明光学素子１１８により均一で色ムラの無い照明が可能
となる。
子４０４は波長特性がフラットでなく、出射する光束の
分光特性は異なり、単純に合成したのではスクリーン上
では色ムラとなってしまう。しかし本発明では、均一照
明光学素子１１８により均一で色ムラの無い照明が可能
となる。
【００３８】色ムラや照度ムラがなく、明るい投写型表
示装置は、単一の光源であっても達成可能である。さら
に複数の光源を用いることで、明るさを上げるとともに
前述の実施例の効果も発揮できる。
示装置は、単一の光源であっても達成可能である。さら
に複数の光源を用いることで、明るさを上げるとともに
前述の実施例の効果も発揮できる。
【００３９】（実施例３）前述の実施例の光源１０１
ａ，１０１ｂに異なる分光特性のランプを用いた場合に
ついて説明する。
ａ，１０１ｂに異なる分光特性のランプを用いた場合に
ついて説明する。
【００４０】一般に単一光源でスクリーン上に所望の色
度、ホワイトバランスを得るには、光の３原色の内、強
度の弱い色光に合わせて、強度の強い色光を減衰させて
いるのが普通である。また、分光特性が異なる光源は、
発光部の大きさも異なり集光特性も異なるため、合成し
ても色ムラになってしまう。
度、ホワイトバランスを得るには、光の３原色の内、強
度の弱い色光に合わせて、強度の強い色光を減衰させて
いるのが普通である。また、分光特性が異なる光源は、
発光部の大きさも異なり集光特性も異なるため、合成し
ても色ムラになってしまう。
【００４１】本発明においては、青光と緑光の強いメタ
ルハライドランプと赤光の強いハロゲンランプを組み合
わせた。さらに均一照明光学素子１１８を用いたこと
で、ホワイトバランスに優れた色ムラの無い表示を得る
ことができた。
ルハライドランプと赤光の強いハロゲンランプを組み合
わせた。さらに均一照明光学素子１１８を用いたこと
で、ホワイトバランスに優れた色ムラの無い表示を得る
ことができた。
【００４２】一方の光源１０１ａにメタルハライドラン
プ、もう一方の光源１０１ｂにハロゲンランプを用い
た。図５にメタルハライドランプとハロゲンランプの分
光特性を示す。点線がメタルハライドランプ、一点鎖線
がハロゲンランプ、実線が合成したときの分光特性であ
る。
プ、もう一方の光源１０１ｂにハロゲンランプを用い
た。図５にメタルハライドランプとハロゲンランプの分
光特性を示す。点線がメタルハライドランプ、一点鎖線
がハロゲンランプ、実線が合成したときの分光特性であ
る。
【００４３】このように異なる分光特性を持つ光源を組
み合わせることで、どの色光も減衰させることなく効率
良くスクリーン上で所望の色度、ホワイトバランスを得
ることができた。
み合わせることで、どの色光も減衰させることなく効率
良くスクリーン上で所望の色度、ホワイトバランスを得
ることができた。
【００４４】また光源として発光効率の高いメタルハラ
イドランプの使用が主流であるが、点灯後安定するまで
時間がかかることが問題となっていた。ハロゲンランプ
やキセノンランプ等の瞬時点灯や、瞬時再点灯の可能だ
が発光効率が低い。そこで、発光効率の高いメタルハラ
イドランプを用い、瞬時点灯や、瞬時再点灯の可能な光
源を少なくとも１つ組み合わせることで、効率良く瞬時
表示が可能となる。
イドランプの使用が主流であるが、点灯後安定するまで
時間がかかることが問題となっていた。ハロゲンランプ
やキセノンランプ等の瞬時点灯や、瞬時再点灯の可能だ
が発光効率が低い。そこで、発光効率の高いメタルハラ
イドランプを用い、瞬時点灯や、瞬時再点灯の可能な光
源を少なくとも１つ組み合わせることで、効率良く瞬時
表示が可能となる。
【００４５】（実施例４）本発明の投写型表示装置の他
の実施例を図６に示す。基本的な構成は実施例１と同様
である。
の実施例を図６に示す。基本的な構成は実施例１と同様
である。
【００４６】光源１０１ａ，１０１ｂと曲面反射鏡１０
２で構成される照明装置から出射した光束は、第１レン
ズ板１０３と第２レンズ板１０４で構成される均一照明
光学素子１１８を通過して、青緑反射ダイクロイックミ
ラー１０５と青反射ダイクロイックミラー１０６，反射
鏡１０７で構成される色分離光学系に入射する。
２で構成される照明装置から出射した光束は、第１レン
ズ板１０３と第２レンズ板１０４で構成される均一照明
光学素子１１８を通過して、青緑反射ダイクロイックミ
ラー１０５と青反射ダイクロイックミラー１０６，反射
鏡１０７で構成される色分離光学系に入射する。
【００４７】光源１０１ａ，１０１ｂの白色光に含まれ
る青色光は、色分離光学系の２枚のダイクロイックミラ
ーで反射され、赤色光は青緑反射ダイクロイックミラー
１０５を透過した後、反射鏡１０７で反射される。緑色
光は、青緑反射ダイクロイックミラー１０５で反射さ
れ、次に青反射ダイクロイックミラー１０６を透過す
る。
る青色光は、色分離光学系の２枚のダイクロイックミラ
ーで反射され、赤色光は青緑反射ダイクロイックミラー
１０５を透過した後、反射鏡１０７で反射される。緑色
光は、青緑反射ダイクロイックミラー１０５で反射さ
れ、次に青反射ダイクロイックミラー１０６を透過す
る。
【００４８】各色光は、均一照明光学素子１１８から液
晶パネル１０９までの光路的距離が等しくなっている。
晶パネル１０９までの光路的距離が等しくなっている。
【００４９】次に各色光は、それぞれフィールドレンズ
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに入射して、均一照明光
学素子１１８からの発散光束が平行化される。平行化さ
れた各色光は、それぞれフィールドレンズ１０８ａ，１
０８ｂ，１０８ｃの直後に置かれた液晶パネル１０９
ａ，１０９ｂ，１０９ｃに入射して変調され、各色光に
対応した映像情報が付加される。
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃに入射して、均一照明光
学素子１１８からの発散光束が平行化される。平行化さ
れた各色光は、それぞれフィールドレンズ１０８ａ，１
０８ｂ，１０８ｃの直後に置かれた液晶パネル１０９
ａ，１０９ｂ，１０９ｃに入射して変調され、各色光に
対応した映像情報が付加される。
【００５０】液晶パネル１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ
で変調された各色光は、次に青反射ダイクロイックミラ
ー１１０と青赤反射ダイクロイックミラー１１１、反射
鏡１０７から構成される色合成光学系に入射する。この
青反射ダイクロイックミラー１１０に対して、青色光は
反射し、赤色光は透過する。また青赤反射ダイクロイッ
クミラー１１１に対して緑色光は透過し、赤色光と青色
光は反射されるので、全ての色光は同じ光軸上に合成さ
れる。
で変調された各色光は、次に青反射ダイクロイックミラ
ー１１０と青赤反射ダイクロイックミラー１１１、反射
鏡１０７から構成される色合成光学系に入射する。この
青反射ダイクロイックミラー１１０に対して、青色光は
反射し、赤色光は透過する。また青赤反射ダイクロイッ
クミラー１１１に対して緑色光は透過し、赤色光と青色
光は反射されるので、全ての色光は同じ光軸上に合成さ
れる。
【００５１】こうして合成された光学像は投写レンズ１
１６によってスクリーン１１７上に投写表示される。投
写レンズ１１６としては、テレセントリック系に近いも
のが使用される。
１６によってスクリーン１１７上に投写表示される。投
写レンズ１１６としては、テレセントリック系に近いも
のが使用される。
【００５２】なお図６には、偏光変換素子は省略され含
まれていないが、照明装置と均一照明光学素子との間に
挿入されれば、前述の実施例２の効果があることは明白
である。
まれていないが、照明装置と均一照明光学素子との間に
挿入されれば、前述の実施例２の効果があることは明白
である。
【００５３】照明光学系を図６では紙面の左側に配置し
てあるが、紙面の下部に配置して、青緑反射ダイクロイ
ックミラー１０５を、赤反射ダイクロイックミラーに置
き換える配置も考えられる。また、２枚のレンズ板１０
３，１０４の間に反射鏡を配置して光路を９０度折り曲
げる構成をとれるので、照明装置の配置としてはかなり
の自由度がある。さらに、各色光をどのような順番で分
離し、合成するかはダイクロイックミラーの選択により
全くの自由で、三原色からなる光を三色に分離し、液晶
パネルで変調し、さらに三色を合成して投写する液晶プ
ロジェクタ全てに対応できる。
てあるが、紙面の下部に配置して、青緑反射ダイクロイ
ックミラー１０５を、赤反射ダイクロイックミラーに置
き換える配置も考えられる。また、２枚のレンズ板１０
３，１０４の間に反射鏡を配置して光路を９０度折り曲
げる構成をとれるので、照明装置の配置としてはかなり
の自由度がある。さらに、各色光をどのような順番で分
離し、合成するかはダイクロイックミラーの選択により
全くの自由で、三原色からなる光を三色に分離し、液晶
パネルで変調し、さらに三色を合成して投写する液晶プ
ロジェクタ全てに対応できる。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、液晶
プロジェクターの光学系において、複数の光源を用い、
均一照明光学素子を有する照明装置を用い、さらにフィ
ールドレンズを配置することにより、均一な照度分布で
色ムラがなく、従来より明るく高品位な映像を表示する
投写型表示装置が実現できる。
プロジェクターの光学系において、複数の光源を用い、
均一照明光学素子を有する照明装置を用い、さらにフィ
ールドレンズを配置することにより、均一な照度分布で
色ムラがなく、従来より明るく高品位な映像を表示する
投写型表示装置が実現できる。
【００５５】また複数の光源を用いたので、一つの光源
が点灯しなくとも表示することが可能であるし、さらに
異なる分光特性の光源を組み合わせることで、効率よく
色特性の優れた投写型表示装置を提供できる。
が点灯しなくとも表示することが可能であるし、さらに
異なる分光特性の光源を組み合わせることで、効率よく
色特性の優れた投写型表示装置を提供できる。
【００５６】またハロゲンランプのように瞬時点灯が可
能な光源を少なくとも一つ組み合わせることで、装置の
電源をいれた瞬間に表示が可能となる。
能な光源を少なくとも一つ組み合わせることで、装置の
電源をいれた瞬間に表示が可能となる。
【００５７】さらに偏光変換素子を用いることで、色ム
ラや照度ムラの無い高品質で、明るさを飛躍的に高めた
投写型表示装置を実現できる。
ラや照度ムラの無い高品質で、明るさを飛躍的に高めた
投写型表示装置を実現できる。
【図１】本発明の投写型表示装置の構成図である。
【図２】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成図
である。
である。
【図３】本発明の投写型表示装置に用いる均一照明光学
素子の構成図である。
素子の構成図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の投写型表示装置の他の実施
例の構成図である。（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置
に用いる偏光変換素子の構成図である。
例の構成図である。（Ｂ）は、本発明の投写型表示装置
に用いる偏光変換素子の構成図である。
【図５】本発明の投写型表示装置の実施例における光源
の分光特性図である。
の分光特性図である。
【図６】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成図
である。
である。
１０１ａ，ｂ 光源 １０２ 曲面反射鏡 １０３ 第１レンズ板 １０４ 第２レンズ板 １０８ フィールドレンズ １０９ 液晶パネル １１６ 投写レンズ １１８ 均一照明光学素子 ２０１，２０２ 矩形レンズ ３０１ 第３レンズ板 ４０１ 偏光変換素子 ４０５ 偏光子
Claims (5)
- 【請求項１】 ３原色の色成分を含む光を出射する照明
装置と、前記照明装置の出力光を変調し映像情報に応じ
た光学像を形成するライトバルブと、前記ライトバルブ
からの出力光を受け前記ライトバルブの光学像をスクリ
ーン上に投写する投写レンズとを備える投写型表示装置
において、前記照明装置は複数の光源から構成され、前
記照明装置と前期ライトバルブの間に、複数のレンズを
前記照明装置の出力光の主軸に垂直な面内に配した構成
のレンズ板を少なくとも１枚含む均一照明光学素子を配
置し、前記ライトバルブの光束入射側に、前記レンズ板
からの発散光束を前記投写レンズに集光するためのフィ
ールドレンズを配置したことを特徴とする投写型表示装
置。 - 【請求項２】 ３原色の色成分を含む光を出射する照明
装置と、前記照明装置の出力光を変調し映像情報に応じ
た光学像を形成するライトバルブと、前記ライトバルブ
からの出力光を受け前記ライトバルブの光学像をスクリ
ーン上に投写する投写レンズとを備える投写型表示装置
において、前記照明装置は少なくとも一つ以上の光源
と、光源のランダム偏光を同一偏光光に変換する偏光変
換素子から構成され、前記照明装置と前期ライトバルブ
の間に、複数のレンズを前記照明装置の出力光の主軸に
垂直な面内に配した構成のレンズ板を少なくとも１枚配
置し、前記ライトバルブの光束入射側に、前記レンズ板
からの発散光束をほぼ平行化するためのフィールドレン
ズを配置したことを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項３】 前記フィールドレンズの焦点距離を前記
レンズ板とフィールドレンズ間の光路長とほぼ等しくし
たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投
写型表示装置。 - 【請求項４】 前記照明装置の複数の光源の分光特性が
異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の投写型表示装置。 - 【請求項５】 前記照明装置の光源のうち少なくとも一
つは瞬時点灯が可能な光源であることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04956993A JP3336664B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04956993A JP3336664B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265887A true JPH06265887A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3336664B2 JP3336664B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=12834846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04956993A Expired - Lifetime JP3336664B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336664B2 (ja) |
Cited By (30)
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- 1993-03-10 JP JP04956993A patent/JP3336664B2/ja not_active Expired - Lifetime
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