JPH0756134A

JPH0756134A - 液晶投写型表示装置

Info

Publication number: JPH0756134A
Application number: JP5204253A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Fujimura; 隆一藤村
Original assignee: KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO; KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO; KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1995-03-03
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2581503B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フルカラーの液晶投写型表示装置において、
モノクロディスプレイとして用いるときには、光路上の
光学要素を極力少なくして、高輝度，高解像度が得られ
るようにすること。【構成】この装置ではフルカラー表示モードのときに
は、光源ランプ２０１から発射した光線を分離用ダイク
ロイックミラー２０４，２０６で緑，青，赤に分離し、
各成分の光を映像信号により透過率を変化させる液晶ラ
イトバルブ２２３，２２２，２２１を通し、さらに合成
用ダイクロイックミラー２０７，２０９で合成し、投射
レンズ２３１で投射する。特に、光源ランプ２０１と投
射レンズ２３１を結ぶ直線上の光路間に分離用ダイクロ
イックミラー２０４と、コンデンサレンズ２１２と、液
晶ライトバルブ２２３と、合成用ダイクロイックミラー
２０９とを配列し、モノクロ表示モードのときにはこれ
ら可動のミラー２０４，２０９を光路から除去する構成
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いてカラーの
動画や静止画をスクリーン上に投影する液晶投写型表示
装置に関し、特に光源から発生した光線を、そのスペク
トルにより通過域と阻止域を有するダイクロイックミラ
ーで緑青赤の３原色成分に分離し、分離した光線のそれ
ぞれに映像信号の輝度情報により液晶の透過率を変化さ
せる光シャッタ（ライトバルブ）を通し、さらにダイク
ロイックミラーで合成し、レンズを経由してスクリーン
上に結像させる表示方式の装置で液晶プロジェクタとも
いわれている液晶投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の液晶投写型表示装置の一
例を図１に示す。

【０００３】図１に示すように、光源ランプ１０１（通
常、メタルハライドランプを使用している）から出射し
た光線は、反射板１０２により平行光線となり、分離用
ダイクロイックミラー１０４により、光線のＧ（グリー
ン）成分とＢ（ブルー）成分は反射され、Ｒ（レッド）
成分は透過される。なお、このミラー１０４の前方にお
かれたＵＶ，ＩＲフィルタ１０３は人体に有害な紫外線
を吸収する働きをする。なお、光路は細い破線で図示す
る。

【０００４】Ｒ成分の光線は全反射ミラー１０５により
直角に光路を曲げ、コンデンサレンズ１１０により投射
レンズ１３１で焦点結合されるように集光される。この
コンデンサレンズ１１０の極近い箇所に、Ｒ成分の光を
Ｒの映像信号レベルにより透過率に変調をかけて像の明
暗を表現する液晶ライトバルブ１２１が配置されてい
る。

【０００５】さて、一方、分離用ダイクロイックミラー
１０４を反射したＧ成分とＢ成分は、分離用ダイクロイ
ックミラー１０６によりＧ成分が反射しＢ成分は透過す
る。こうして分離されたＧ成分とＢ成分の光線は、前述
のＲ成分の場合と同様に、それぞれコンデンサレンズ１
１１，１１２により集光され、液晶ライトバルブ１２
２，１２３により、それぞれの成分の光をそれぞれの映
像信号レベルによって、その透過率に変調をかけて像の
明暗を表現する。液晶ライトバルブ１２２により変調の
かかったＧ成分の光線は合成用ダイクロイックミラー１
０７により前述のＲ成分光線と合成される。この合成用
ダイクロイックミラー１０７は基本的には他の分離用ダ
イクロイックミラーと同様のものであり、所定の光のス
ペクトルを境に透過／反射を制御する。

【０００６】また、Ｂ成分光線は全反射ミラー１０８で
直角に光路を曲げ、合成用ダイクロイックミラー１０９
でＲＧＢ成分の光線すべてが合成され、その合成された
光線は投射レンズ１３１によりスクリーン（図示せず）
上に結像され、ディスプレイとしての機能が発揮され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来技術において、一般的に赤緑青の３原色を使
ったフルカラー表示装置で白黒画面を表示するには、
赤，緑，青の映像信号として全く同じレベルのものを各
液晶ライトバルブに印加し、液晶ライトバルブでその光
量に変調をかければ良いが、赤，緑，青の光線はそれぞ
れ、例えば図１に示すように、最低３枚のミラーを通る
ことになる。これらのミラーを通すということは、その
たびに光量が減少し、輝度の低下を引き起こす。これは
ＯＡ（オフィス・オートメション）機器のディスプレイ
として最大目的である使用者に情報を伝達するという機
能において、文字の認識程度の劣化を招くことになり、
致命傷ともなりうる。

【０００８】さらにまた、従来装置では赤，緑，青の３
原色光はそれぞれ別の経路を通るため、合成する際に、
それぞれの画素情報をスクリーン上で一致させなくては
ならない（レジ合わせと称する）が、ＣＲＴ（陰極線
管）を使った投射型ディスプレイに比較すると液晶投写
型表示装置はこのレジ合わせが簡略ではあるが、その調
整工程は不可欠な問題として存在している。

【０００９】また、従来では、光学系の設計が容易であ
ること（例えば、結像レンズが１種類で済む、等）によ
り、図１に示すようにライトバルブ１２１，１２２，１
２３から投射レンズ１３１までの距離を一定に取る配置
方式が採用されてきた。ただし、このとき、ライトバル
ブは図１で明らかなような同一面上にない。このこと
は、装置の小型化や低価格化を大きく妨げる結果となっ
ている。つまり、どうしても分割された３組の液晶ライ
トバルブが必要となるからである。

【００１０】また、３枚のライトバルブのうち１枚以上
が地面と水平と配置となる。このことは、塵の付着によ
る画質劣化の可能性を示唆しており、ディスプレイ装置
の致命的欠陥ともなり得るものである。なおライトバル
ブと投射レンズの配置によっては、この３枚のライトバ
ルブとも地面と水平に配置しないことを解決できなくも
ないが、この場合は光学装置ひいては全体装置の物理的
形状を著しく拘束するものとなり、実用性に劣るものと
なる。

【００１１】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、その主たる目的はモノクロのＯＡ機器ディスプレイ
として用いるときには、光線が通過する光路上の光学要
素を極力少なくして高輝度，高解像度が得られるように
した液晶投写型表示装置を提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、上述目的に加
えるレジ合わせを不要とし、小型化や低価格化が達成で
き、かつ塵の付着が防げる液晶投写型表示装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光源から発生した光線を緑、青、赤の３
原色成分に分離する複数の分離用ダイクロイックミラー
と、各該分離用ダイクロイックミラーで分離された前記
緑、青、赤の３原色成分のそれぞれに対して映像信号の
輝度情報により液晶の透過率を変化させる複数の液晶ラ
イトバルブと、各該液晶ライトバルブを通過した３原色
成分のそれぞれの光線を合成する複数の合成用ダイクロ
イックミラーと、該合成用ダイクロイックミラーで合成
された光線をスクリーン上に結像させるレンズ系とを有
し、前記光源と前記レンズ系とを結ぶ光路上に前記分離
用ダイクロイックミラーの１つと、前記液晶ライトバル
ブの１つと、前記合成用ダイクロイックミラーの１つと
を配置し、配置された当該分離用ダイクロイックミラー
と当該合成用ダイクロイックミラーをモノクロ表示モー
ドの際に前記光路上から除去または退避する手段を具備
したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明は好ましくはその一形態とし
て、前記モノクロ表示モードの際に前記光路上から除去
または退避した分離用ダイクロイックミラーと合成用ダ
イクロイックミラーを除いた光路は直線状であるか、光
源およびレンズ系の配置により全反射ミラーを配置し、
光路を屈折させたものであることを特徴とする。

【００１５】また、本発明は好ましくは他の一形態とし
て、前記複数の液晶ライトバルブは同一面上に配置され
ていることを特徴とすることができる。

【００１６】

【作用】本発明では、単色（例えば白黒）表示を行うた
めに、緑，青，赤のうちの少なくとも１色の光線経路中
の分離用ダイクロイックミラーおよび合成用ダイクロイ
ックミラーを着脱可能もしくは可動に構成してあり、こ
の単色の液晶ライトバルブを使用して単色表示が可能に
してあるので、フルカラーであるがためにトレードオフ
の関係で失われた、輝度低下と解像度劣化を補償するこ
とが必要な場合に適用すると最大の効果を発揮し、非常
に明るい単色表示ができる。従って、表示装置の利用分
野のなかでも、特にパーソナルコンピュータに代表され
るＯＡ機器の表示装置として利用する場合に、文字等を
多く表示する際には、白黒でもその文字の識別の目的を
充分達成することができるので、本発明は極めて実用性
が高く、文字識別が非常に容易となる。

【００１７】また、本発明において、同一面上にライト
バルブを配置構成し、これを一体として取り扱うこと
で、部品点数の削減（ひいてはコストダウンも得られ
る）ができる。たとえば、高精細度な直視型液晶ディス
プレイパネルを投写型ディスプレイに応用することが可
能となり、１枚の液晶での使用範囲が広がり、コストダ
ウンが可能となる。さらに、防塵の配慮から、水平面上
にライトバルブを配置しなくて良いので光学装置形状の
選択の幅を広げることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１９】図２は本発明の一実施例の液晶投写型表示
装置の概略構成を示す。図２において、２０１は光源ラ
ンプ、２０２は反射板、２０３はＵＶ，ＩＲフィルタで
ある。２０４は着脱可能もしくは可動な分離用ダイクロ
イックミラー、２０６は固定の分離用ダイクロイックミ
ラー、２０８および２０５は全反射ミラー、２０７は固
定の合成用ダイクロイックミラーおよび２０９は着脱可
能もしくは可動な合成用ダイクロイックミラーである。
２１０，２１１および２１２はコンデンサレンズであ
り、２２１，２２２および２２３はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ
用の液晶ライトバルブであり、２３１は投射レンズであ
る。

【００２０】本実施例では、各液晶ライトバルブ２２
１，２２２，２２３は、例えば同一基板上（不図示）に
同一面上で配設され、その面が地面に対してほぼ垂直に
配置される。その基板は取付け用基板であって、例えば
透明板あるいは複数の取付け用窓を有するフレームであ
る。さらに、この液晶ライトバルブ２２１，２２２，２
２３は大きな１枚の液晶パネル（液晶ライトバルブ）を
画面分割して使用するタイプのものとしてもよい。

【００２１】これら液晶ライトバルブ２２１，２２２，
２２３のそれぞれにはコンデンサレンズ２１０，２１
１，２１２の１つが取付けられ、例えば基板を介して一
体化されたこれらは、それぞれ同一方向に並べて配置さ
れた光源側のミラー群２０８，２０６，２０４と、投射
レンズ側のミラー群２０５，２０７，２０９との間に配
置される。

【００２２】なお、各コンデンサレンズ２１０，２１
１，２１２の焦点距離は、例えば対応する各液晶ライト
バルブと投射レンズ２３１間の光学距離の差に対応して
定められる。

【００２３】特に、光源ランプ２０１と投射レンズ２３
１を同一方向に配設し、これらの間に配設した分離用ダ
イクロイックミラー２０４および合成用ダイクロイック
ミラー２０９をそれぞれ本装置に対して着脱可能もしく
は破線で示す光路から退避する位置に移動可能なように
構成している。例えば、スライド溝を有する一対の平行
なレール状のミラーホールダ（図示しない）を設けて、
このミラーホールダの溝内に上記ミラー２０４，２０９
を着脱自由または移動自由に収納する。これにはスライ
ド写真の周知のホールド機構あるいは撮影フィルタの交
換機構等を利用することが可能である。あるいはまた。
上記ミラー２０４，２０９に共通のアームまたはリンク
（図示しない）を取り付け、このアームまたはリンクを
回転させることにより、ミラー２０４，２０９を光路か
ら退避させ、また光路内に戻させるようにしてもよい。
以上の着脱または移動は手動でもよいが、押ボタンスイ
ッチまたは入力キーと連動するマイクロモータあるいは
ソレノイドによるアクチュエータを用いて行うようにす
るとさらに好ましい。

【００２４】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２５】まず、通常のフルカラーのテレビ画像を表
示するときについて述べる。

【００２６】光源ランプ２０１（通常はメタルハライド
ランプを使用する）から出射した光線は、反射板２０２
により平行光線となり、分離用ダイクロイックミラー２
０４により、光線のＢ成分は透過され、Ｇ成分とＲ成分
は反射される。なお、ＵＶ，ＩＲフィルタ２０３は人体
に有害な紫外線を吸収する働きをする。

【００２７】Ｂ成分の構成は分離用ダイクロイックミラ
ー２０４に通過し、コンデンサレンズ２１２により投射
レンズ２３１で焦点結合されるように集光される。この
コンデンサレンズ２１２の極近い箇所に、Ｂ成分の光を
Ｂの映像信号レベルにより透過率に変調をかけて像の明
暗を表現するＢ用液晶ライトバルブ２２３が配置されて
いる。

【００２８】さて、一方、分離用ダイクロイックミラー
２０４で反射されたＧ成分とＲ成分の光線は、分離用ダ
イクロイックミラー２０６によりＧ成分が反射しＲ成分
は透過する。こうして分離されたＧ成分とＲ成分の光線
は、前述のＢ成分の場合と同様に、それぞれコンデンサ
レンズ２１１，２１０により集光され、液晶ライトバル
ブ２２２，２２１により、それぞれの成分の光をそれぞ
れの映像信号レベルによって、その透過率に変調をかけ
て像の明暗を表現する。液晶ライトバルブ２２２により
変調のかかった光線は合成用ダイクロイックミラー２０
７により前述のＲ成分光線と合成される。この合成用ダ
イクロイックミラー２０７は基本的に他の分離用ダイク
ロイックミラーと同様のものであり、所定の光のスペク
トルを境に透過／反射を制御する。

【００２９】また、Ｒ成分光線は全反射ミラー２０８，
２０５で直角に光路を曲げ、Ｇ成分合成用ダイクロイッ
クミラー２０７でＧ成分と合成された後、Ｂ成分合成用
ダイクロイックミラー２０９でＲＧＢ成分の光線のすべ
てが合成され、その合成された光線は投射レンズ２３１
によりスクリーン（図示せず）上に結像され、ディスプ
レイとしての機能が発揮される。

【００３０】さて次に、ＯＡ機器の白黒画面を表示する
ときについて述べる。この場合は、光路上から分離用ダ
イクロイックミラー２０４と合成用ダイクロイックミラ
ー２０９を共に除去する。この除去のための機構として
は、前述のように着脱もしくは平行移動、１辺を支点と
した回転移動等が考えられるがいずれの機構を採用して
もよい。

【００３１】このように光路上から２つのダイクロイッ
クミラー２０４，２０９が除去された場合は、光源ラン
プ２０１から出射した光線は複数のコンデンサレンズと
液晶ライトバルブの内で、最短の光路上のコンデンサレ
ンズ２１２および液晶ライトバルブ２２３のみを真直に
通って投射レンズ２３１に導かれるから、液晶ライトバ
ルブ２２３にのみ映像信号を供給することにより、投射
レンズ２３１からモノクロ画像がスクリーン上に投映さ
れることになる。この場合、光線をミラーに全く通さな
いので、フルカラー表示時に比べて非常に明るくコント
ラストの高い映像がスクリーン上に写し出され、文字の
認識が向上することが得られる。

【００３２】なお、参考までに述べると図１の従来例の
構成において、分離用ダイクロイックミラー１０４と１
０６を全反射ミラーに置き換え、合成用ダイクロイック
ミラー１０７と１０９を全反射ミラーに置き換えること
ができるようなミラー交換機構を設け、全反射ミラーに
交換した後でＧ成分用の液晶ライトバルブ１２２のみを
用いて本実施例と同様なモノクロ画像を表示することは
可能である。しかし、着脱や移動によって交換しなくて
はならない構成要素は本実施例の除去対象の構成要素に
比べはるかに多く、その構成も複雑化するので、実用性
に劣るといえる。

【００３３】さらに、図１では、光源より出射した光路
がレンズに到達するまでが直線上に存在するが、光源や
レンズ系の配置により、全反射ミラーを用いて光路を屈
折させることも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果が得られる。

【００３５】（１）従来構成の部品の大幅な変更の必要
はなく、構成要素の配置の変更とミラーの一部を可動ミ
ラーにすることで白黒表示専用モードを容易に実現する
ことが可能なため、単色でもよいから高輝度，高解像度
を必要とする場面で有効な機構が、比較的廉価に実現で
きる。

【００３６】（２）さらに液晶ライトバルブ３枚を同一
基板上に構成することで、１種類の液晶パネルで多品種
のディスプレイが実現可能となり、また部品点数の削減
という面を含めて、コストダウンが期待できる。

【００３７】（３）水平面上にライトバルブを構成しな
いようにすることで防塵対策を施した光学装置の設計上
の余裕度が増大する。つまり液晶面を水平面上に配置し
ないということは、埃が光線の透過率や反射率に影響を
もたらし、画質劣化を起こす機会が激減することを意味
するからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の液晶投写型表示装置の概略内部構成を
示す配置構成図である。

【図２】本発明の一実施例の液晶投写型表示装置の概略
内部構成を示す配置構成図である。

【符号の説明】

１０１，２０１光源ランプ１０２，２０２反射板１０３，２０３ＵＶ，ＩＲフィルタ１０４，１０６，２０６分離用ダイクロイックミラー１０５，１０８，２０５，２０８全反射ミラー１０７，１０９，２０７合成用ダイクロイックミラー１１０，１１１，１１２，２１０，２１１，２１２コ
ンデンサレンズ１２１，１２２，１２３，２２１，２２２，２２３液
晶ライトバルブ１３１，２３１投射レンズ２０４着脱可能もしくは可動な分離用ダイクロイック
ミラー２０９着脱可能もしくは可動な合成用ダイクロイック
ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から発生した光線を緑、青、赤の３
原色成分に分離する複数の分離用ダイクロイックミラー
と、各該分離用ダイクロイックミラーで分離された前記緑、
青、赤の３原色成分のそれぞれに対して映像信号の輝度
情報により液晶の透過率を変化させる複数の液晶ライト
バルブと、各該液晶ライトバルブを通過した３原色成分のそれぞれ
の光線を合成する複数の合成用ダイクロイックミラー
と、該合成用ダイクロイックミラーで合成された光線をスク
リーン上に結像させるレンズ系とを有し、前記光源と前記レンズ系とを結ぶ光路上に前記分離用ダ
イクロイックミラーの１つと、前記液晶ライトバルブの
１つと、前記合成用ダイクロイックミラーの１つとを配
置し、配置された当該分離用ダイクロイックミラーと当
該合成用ダイクロイックミラーをモノクロ表示モードの
際に前記光路上から除去または退避する手段を具備した
ことを特徴とする液晶投写型表示装置。
【請求項２】前記モノクロ表示モードの際に前記光路
上から除去または退避した分離用ダイクロイックミラー
と合成用ダイクロイックミラーを除いた光路は直線状で
あるか、光源およびレンズ系の配置により全反射ミラー
を配置し、光路を屈折させたものであることを特徴とす
る請求項１に記載の液晶投写型表示装置。
【請求項３】前記複数の液晶ライトバルブは同一面上
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液
晶投写型表示装置。