JPH0822006A

JPH0822006A - 液晶プロジェクタ

Info

Publication number: JPH0822006A
Application number: JP6157595A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiura; 聡杉浦
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルでのＲＧＢストライプ光束の垂直
走査の始点位置が一定でかつ間隔がほぼ一定で照射移動
速度の線形性も高い液晶プロジェクタを提供する。【構成】光源と、光源からの光を反射し集光させるリ
フレクタと、集光された光束を赤、緑及び青の３色の光
束に分離する手段と、液晶パネルと、回転軸に線対称で
対向平行面を有する正多角形断面の柱状体からなりか
つ、その側面に３色の光束を受けこれらを液晶パネル上
にストライプ状に照射して、３色のストライプを液晶パ
ネル上で走査する回転プリズムと、を有し、３色の光束
の１つを主光軸として該主光軸が回転軸に直交する液晶
プロジェクタであって、３色の光束の残る２つを副光軸
として、該副光軸を、主光軸に対して対称に傾斜せしめ
かつ主光軸及び回転軸の交点に交差せしめる一対の入射
手段と、副光軸を主光軸に平行に配置する集合手段とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光束を液晶パネルへ透
過し、該透過光を投影光学系によりスクリ−ンへ投射す
る液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタとしては、赤、緑及び
青の３原色映像を、対応する３つの液晶パネルに同時に
形成し、これら液晶パネル及び対応するフィルタに同一
の平行光束を通過させ加色混合し、下流の投射光学系に
よって、スクリーンへ投射する３液晶パネル方式のもの
が知られている。これら３色の液晶パネルではそれぞれ
点順次で赤、緑及び青の個別の単色映像を再現してい
る。

【０００３】さらに、液晶プロジェクタとしては、図１
に示すような、単一の液晶パネルと、正方形断面のプリ
ズムからなり、回転するプリズムの側面にＲ（赤）、Ｇ
（緑）及びＢ（青）の３色の光束Ｒ、Ｇ及びＢを平行に
照射し、これらの平行屈折光を液晶パネル上に長円形ス
ポット状に照射して、３色の長円形スポットが液晶パネ
ル上を移動するように走査して、同時に遮光帯に挾まれ
た映像ストライプを長円形スポットに同期し投射像を得
る単一液晶パネル方式の液晶プロジェクタも開発されて
いる（“A novel single light valve hight brightnes
s HD color projector” P. Janssen, PP-249-252)。

【０００４】図１に示すように、かかる単一液晶パネル
方式液晶プロジェクタは、白色光源のメタルハライドラ
ンプ１と、光を細い光束として下流の光学系へ集める半
球面状のリフレクタ２と、集束光をＲＧＢ光束に分ける
光分離手段であるダイクロイックプリズム３と、分けら
れたＲＢ光束をＧ光束に平行光とするミラー４，５と、
正方形断面の回転プリズム６と、ＲＧＢ光束を長円形ス
ポット状になすアナモルフィックレンズ７と、ＲＧＢ長
円形スポットに対応する単色映像部分ストライプを表示
する液晶パネル８と、投射レンズ９とを備えている。プ
リズム６の回転軸ＡはＧの光束の光軸に直交している。
リフレクタ２はランプ１からの光を下流の液晶パネル８
へ集光し、途中のアナモルフィックレンズ７が光束断面
のアスペクト比を変化させて液晶パネル８上に長円形ス
ポットを形成している。すなわち、単一液晶パネル方式
液晶プロジェクタでは、光軸上にあるランプ放電電極間
の線状発光領域からの光が液晶パネル８上で円形スポッ
トとなるべきところを、アナモルフィックレンズ７によ
って横長方向（図面の法線方向）に伸長した長円形スポ
ットとして形成している。長円形スポットは、液晶パネ
ルに形成されている長方形の映像ストライプが当該長円
形スポットに内接するように照射されるので、光量損失
は免れず、さらにクロストークを防止するために長円形
スポットの周縁を映像ストライプの遮光帯によって遮ら
なければならない。

【０００５】かかるＲＧＢ光束を平行にプリズムに入射
する方式（以下、ＲＧＢ平行方式という）においては、
白色光をダイクロイックプリズム３へ集光し、ＲＧＢ光
束に分け、光束を回転プリズム６に平行に入射する。プ
リズムの回転によりＲＧＢの長円形スポット光束を液晶
パネルの上から下へ順番に平行移動するので、プリズム
の９０°回転が１周期で元に戻る。プリズム６の１回転
で各長円形スポット光は４回、上から下へ垂直走査す
る。

【０００６】ここで、垂直走査のＲＧＢの長円形スポッ
ト幅に合わせて液晶パネル８上に順次、３原色映像の一
部分に対応する３色のストライプ部分映像を形成して、
垂直走査のＲＧＢの長円形スポット光が液晶パネルを透
過して、投射光学系９によってスクリーン１０へ投射
し、３色のストライプ部分映像の垂直走査によりフルカ
ラー画像を形成する。

【０００７】また、かかるＲＧＢ平行方式の回転プリズ
ムの光学系は、図２Ａ，Ｂに示すように、Ｇを主光軸と
してＲＢを２つの副光軸として、ＲＢ副光軸がＧ主光軸
に接近し光束が入射する場合（近軸）から、図２Ｃ，Ｄ
に示すように、徐々に遠くなる場合（遠軸）まで、光路
を考慮して設計される。図２の左に、各光路に対応する
プリズム回転による液晶パネル上のＲＧＢの長円形スポ
ットＳの照射位置の変化を示す。

【０００８】すなわち、近軸入射におけるプリズムの屈
折率が小さい（図２Ａ）又は大きい（図２Ｂ）場合、光
束が近接して入射しているのでパネル上の長円形スポッ
ト幅（短径）を大きくすることができず、画面を明るく
することが難しくなる。近軸入射でプリズム屈折率が大
きい（図２Ｂ）場合、隣合うＲＧＢ組のＢＲ間の間隔が
広くなり、また、ＲＢ入射位置がＧ入射位置と異なるた
めに垂直走査後の長円形スポットの上方帰還の位置がＲ
ＢとＧで異なる問題がある。

【０００９】図２Ｃ，Ｄに示す遠軸入射における単一液
晶パネル方式では、ＲＢ副光軸の長円形スポットの上方
帰還の位置の問題のほかに、ＢＲ副光軸の光束がプリズ
ムに略９０度までの大きな角度で入射するので、分散に
よりパネル上の走査開始又は終了において色ずれが大き
くなる問題や、４５°以上の入射角度で広い周波数領域
をカバーできる反射防止膜はなく、入射光の反射防止措
置は不可能で光量損失の問題がある。また、遠軸入射で
プリズムの屈折率が小さい場合（図２Ｃ）、副光軸の光
束がプリズムの対向する平行面からの出射光路を得るこ
とができず（光路ｆ参照）、長円形スポットが液晶パネ
ル上に形成されない問題がある。

【００１０】遠軸入射でプリズムの屈折率が大きい場合
（図２Ｄ）でも、ＲＢ副光軸の長円形スポットが液晶パ
ネル上に形成されない問題はある。すなわち、図３及び
図４に示すように、プリズムが回転角０度から回転した
場合、ＲＧＢ長円形スポットは、プリズム内のＢ光束が
光軸に平行(図３Ａ，図４Ａ)からプリズム下流側の頂点
エッジｅに達するまでの角度範囲内は、図３Ｂ及び図４
Ｂの如く平行に垂直走査される。Ｂ光束入射点がプリズ
ム上流側のエッジｄに達すると、図３Ｃ及び図４Ｃに示
すように、Ｂ光束は、プリズム下面上流側の頂点を越え
てプリズム下面から入射し、高屈折率故に、屈折したＢ
光束はプリズムエッジｅを一時的に渡り、Ｂ光束の入射
面の対向上方平行面から光軸に平行に出射する。しか
し、さらに回転すると、図３Ｄ及び図４Ｄに示すよう
に、プリズムエッジｅが、屈折したＢ光束を横切り、Ｂ
光束は対向上方平行面から出射せず、ＲＧ光束とは平行
にならずに入射面の隣接面にて反射される。さらに回転
して屈折したＲ光束が図３Ｅ及び図４Ｅに示すプリズム
エッジｅに達し、図３Ｆ及び図４Ｆに示すように、図３
ＤのＢ光束と同様にＲ光束もその入射面の隣接面にて反
射される。その後はＲＢ光束は液晶パネルに達せずＧ光
束のみがパネル上で長円形スポットを形成する。プリズ
ム回転角が４５度(図３Ｇ及び図４Ｇ)に達すると、Ｇ光
束はその入射面の対向上方平行面から軸に平行に出射す
る。このように、遠軸入射で高屈折率プリズムの場合で
も、ＲＢ副光軸の光束の長円形スポットが液晶パネル上
に形成されない場合がある。なお、図４は、プリズム側
面が主光軸に垂直である時を基準（０度）として回転角
９０度までの範囲において、プリズムにおける主光軸か
らＲＧＢ光束の出射点までの高さｈの変化を示す。図４
のＲＧＢ曲線において、実線部分はパネル上で長円形ス
ポットがＲＧＢ光束の出射高さに対応して形成され、破
線部分Ｒｎ，Ｂｎは長円形スポットがパネル上で形成さ
れずＲＢ光束が反射されていることを示す。また、図４
の矢印Ａ〜Ｇは図３Ａ〜Ｇに示すプリズム回転角度位置
を示す。

【００１１】このように、いずれの場合もＲＧＢ平行方
式の単一液晶パネル型プロジェクタでは、パネルに平行
ＲＧＢ長円形スポットを形成するのに問題が多く、回転
プリズムの屈折率及び大きさ並びに副光軸の光束の入射
位置に制限が多く、設計の自由度が小さく、設計が難し
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】かかる単一液晶パネル
方式液晶プロジェクタでは、図１に示すように、メタル
ハライドランプ１がその長手方向を主光軸に沿って置か
れ、放物面状の回転対称リフレクタ２が用いられてい
る。メタルハライドランプ１の長手方向を光軸に一致さ
せた従来の光源では、集光性能を高めるために、放電電
極間を縮め提灯型ランプ部分を小型化する必要がある
が、それには限界があり、提灯型ランプ部分から両側の
光軸方向に伸びる電極保護部分が遮光、光散乱の原因に
なり、集光性能だけでなく光量の損失にもなっている。
光学部品を透過する光束の光量損失を低下させ光量を確
保することが、液晶プロジェクタにおいて望まれてい
る。

【００１３】また、副光軸の光束の回転プリズムへの入
射位置を遠軸又は近軸ではなく中庸に入射位置を設定し
ても、図５に示すように、液晶パネル上におけるＲＢ副
光軸の光束の長円形スポットの垂直走査の始点位置がＧ
光軸のそれと異なり、さらに図５のＭ，Ｎに示す曲線部
分では、ＢＲの長円形スポットがＧのそれと等しい照射
移動速度とならない。この長円形スポットの照射移動速
度のバラツキは、ＢＲスポットの明るさの不均一を発生
させ、投射画像の色ムラの原因となる。

【００１４】そこで本発明の目的は、上記問題点を解決
すべく、ＲＧＢ長円形スポットの間隔を均一に保ち、そ
れらの照射移動速度の線形性も高く投射画面が明るい色
ムラのない液晶プロジェクタを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶プロジェク
タは、光源と、光源からの光を反射し集光させるリフレ
クタと、集光された光束を赤、緑及び青の３色の光束に
分離する光分離手段と、液晶パネルと、回転軸に線対称
で対向平行面を有する正多角形断面の柱状体からなりか
つ、その側面に前記３色の光束を受けこれらを前記液晶
パネル上にストライプ状に照射して、３色のストライプ
を前記液晶パネル上で走査する回転プリズムと、を有
し、前記３色の光束の１つを主光軸として該主光軸が前
記回転軸に直交する液晶プロジェクタであって、前記３
色の光束の残る２つを副光軸として、該副光軸を、前記
主光軸に対して対称に傾斜せしめかつ前記主光軸及び前
記回転軸の交点に入射する入射手段と、前記副光軸を前
記主光軸に平行に集合する集合手段とを備えることを特
徴とする液晶プロジェクタ。

【００１６】

【作用】本発明によれば、液晶パネル上のＲＧＢのスト
ライプ光束の垂直走査の始点位置が一定でかつ、それら
の間隔がほぼ一定で照射移動速度の線形性も高い液晶プ
ロジェクタが得られる。すなわち、本発明によれば、垂
直走査が全て等しい速さで可能となり、ストライプ幅及
び間隔はＲＧＢ平行方式よりも広く設定でき、投射画面
が明るい色ムラのない液晶プロジェクタが得られる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明による実施例を図面を参照し
つつ説明する。図６に本実施例によるＲＧＢ交差方式の
液晶プロジェクタを示す。図６において図１に示す同一
符号で示す部材は同一のものを示す。ＲＧＢ交差方式単
一液晶パネル液晶プロジェクタは、白色の光源のメタル
ハライドランプ１１と、光源からの光を細い光束とする
ための縦と横で離心率の異なる碗状の楕円リフレクタ１
２とを含む光源光学系を備えている。また、本実施例
は、光束を走査せしめる回転プリズム６と、白色の光束
をＲＧＢの光束に分ける手段であるダイクロイックプリ
ズム３と、これにより分けられたＲＢの副光軸を回転プ
リズム６へ向けてＧの主光軸に対して対称に傾斜せしめ
て回転軸Ａに交差せしめるように入射する一対のミラー
１４，１５と、ＲＢの副光軸をＧの主光軸に一致させる
集合手段とを含む回転プリズム系を備えている。当該集
合手段は、主光軸上の第２のダイクロイックプリズム２
３と、主光軸及び回転軸Ａに関してミラー１４，１５と
共役に配置されかつ、第２のダイクロイックプリズム２
３へＲＢの副光軸を案内しこれらをＧの主光軸に一致さ
せる第２の反射ミラー２１，２２とからなる。また、本
実施例は、一致したＲＢの副光軸及びＧの主光軸上に配
置されたアナモルフィックレンズ７、液晶パネル８及び
投射レンズ９からなる照射光学系を備えている。

【００１８】ここで、両ダイクロイックプリズム３，２
３は、入射光をその波長に応じて、そのまま平行に通過
させる波長成分と、それぞれ反対方向に入射光に垂直に
反射する２つの波長成分と、に分割するように（さらに
波長成分を重畳させるように）傾斜多層薄膜を有するプ
リズムを用いているが、これに限らず、３つの波長成分
に分割できるのもであればよい。

【００１９】以下に、光源光学系、集合手段を含む回転
プリズム系及び照射光学系について詳述する。（光源光学系）まず、光源光学系は、液晶パネル上を細
幅の線状のストライプ状で照射するのに適した構成にす
る。図７に示すように、Ｚ軸を主光軸に一致させ液晶パ
ネル上にて主光軸に垂直のストライプ伸長方向をＸ軸に
一致させ、ストライプの垂直走査方向をＹ軸に一致させ
た座標系において、楕円リフレクタ１２は、縦Ｙ軸の離
心率が横Ｘ軸の離心率より小となる反射内面を有する碗
形状の反射ミラーである。細長いメタルハイライドラン
プ１１は、楕円リフレクタ１２内部の焦点Ｐにて、その
長手方向を、形成すべきストライプと平行となるように
横置きにする。ストライプ走査方向を含むＹＺ面では、
ランプ中央の提燈型発光部１１ａを楕円リフレクタ１２
の内部焦点Ｐに置き、細長い提燈型発光部１１ａの発光
パターンを基本的にはそのまま液晶パネルに導く光学系
とする。このために、Ｙ方向の集光性能が高くなる。Ｘ
Ｚ面では基本的には長い発光形状のまま液晶パネル方向
に光を案内する。よって、楕円リフレクタ１２の外部焦
点ＱではＺ方向の細長い集光領域が得られる。これによ
り、液晶パネル上のストライプ幅はより密度の高いもの
となるが、さらに、下流の光学系の有効径を考慮して従
来よりも屈折力の小さいアナモルフィック光学系を液晶
パネル前に配置して調整できる。

【００２０】さらに、本実施例では、後述のコリメータ
系により、液晶パネルにおけるストライプの最大照射線
幅を液晶パネル上のストライプの画像表示部分と同等程
度まで細くして、スクリーンの単位面積当りの光量を増
加せしめる。３パネル方式などの液晶パネルを面で照射
する方式と異なり、本実施例では、線ストライプで照射
するため、光と熱の単位面積当りのエネルギーが高くな
る。

【００２１】光源光学系は、図６及び７に示すようにコ
リメータレンズ１７を備えており、液晶パネル及び光学
部品の熱保護のために、コリメータレンズ１７及び楕円
リフレクタ１２間に凹内部反射面の円形ミラー１６を有
する。円形ミラー１６は外部焦点Ｑにおける光束の通る
部分にだけＸ方向に伸びるスリット１６ａを有し、その
曲率半径の中心は楕円リフレクタの内部焦点Ｐと一致す
るように配置される。これによりランプ１１から直接円
形ミラー１６へ達する光を焦点Ｐへ反射させ有効な光と
して再度利用する。コリメータレンズ１７はスリット１
６ａから出射した発散光をＸＺ面上の板状の平行光線束
に変換する。

【００２２】光源光学系は、図６及び図８に示すよう
に、さらにコリメータレンズ１７から出射した平行光線
束のＰ偏光のみを透過する偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）１８をも備えている。Ｐ偏光を用いるのは、下流の
液晶パネルではＰ又はＳ偏光の何れか１つの偏光の透過
量を変調するからである。また、ＰＢＳ１８内部におい
てＳ偏光が反射した先のＰＢＳ面には、光量有効利用の
ため光源に光を戻すコールドミラー１９を設ける。この
Ｐ偏光の平行光線束がダイクロイックプリズム３へ案内
される。

【００２３】上記実施例では、熱対策と同時に光量増加
のために円形ミラー１６とＰＢＳ１８とを有している
が、図９に示すような、Ｓ偏光を有効に用いる構成とし
てもよい。ＰＢＳ１８のコールドミラーを除き、代わり
にＰＢＳ内部において反射したＳ偏光を先のＰＢＳ面か
ら取り出し、ミラー３０でＳ偏光の光路を変えλ／２波
長板３１でＳ偏光をＰ偏光にした後、このＰ偏光とＰＢ
Ｓ１８によるＰ偏光とを、Ｖ字断面柱状レンズ３２，コ
リメータレンズ系３３，３４により合成する。Ｖ字断面
柱状レンズ３２内部で両者Ｐ偏光は平行となりレンズ３
３で集束されレンズ３４で平行光線束となる。また、こ
こでλ／２波長板３１としたが、実際にはλ／２波長板
の代わりに反射ミラー３０の表面に数層の位相調整薄膜
を設け、反射する光の位相を９０°変化せしめてもよ
く、これにより組立て部品が減ることになる。（回転プリズム系）回転プリズム系は、図１０に示すよ
うに、Ｇの主光軸５１及びＲＢの副光軸５２，５３を有
している。ダイクロイックプリズム３，２３と、反射ミ
ラー１４，１５、２１，２２とは、主光軸５１及び副光
軸５２，５３を規定している。ミラー１４，１５は、ダ
イクロイックプリズム３により分けられた主光軸５１に
垂直なＲＢの副光軸を、それぞれ回転プリズム６へ向け
てＧの主光軸５１に対して対称に角度θで傾斜せしめて
回転軸Ａに交差させている。したがって、各主光軸及び
副光軸に沿って入射する光束の偏向は回転プリズムの回
転角に関して等価となる。

【００２４】図６に示す液晶プロジェクタにおいては、
ＲＢの副光軸はそれぞれ３０度の角度θでＧの主光軸に
対して対称に傾斜している。図１１(Ａ)〜(Ｅ)に、図６
の回転プリズム系におけるプリズム回転角０度から４５
度までの回転角度範囲内のいくつかの光路状態を示す。
何れもＲＧＢ光束が平行に垂直走査されることが分か
る。

【００２５】図１２に、図６の回転プリズム系における
ＲＧＢ光束が平行に入射及び出射するプリズム回転角を
０度として回転角９０度までの範囲において、プリズム
から出射するＲＧＢ光束の主光軸からの位置（高さ）の
変化のグラフを示す。図１２のＲＧＢ曲線において、Ｒ
ＧＢ光束の出射高さに対応してストライプがパネル上で
形成され、かつ略等しい間隔で平行に垂直走査されるこ
とが分かる。また、図１２の(Ａ)〜(Ｅ)は図１１に示す
(Ａ)〜(Ｅ)のプリズム回転位置を示す。

【００２６】また、図９に示すように、回転プリズムに
反射防止膜６ａが付けられる。実施例のＲＧＢ交差方式
では、対向平行面を有する回転軸に線対称な正方形断面
の柱状体である回転プリズムを用いているので、光線入
射角度が最大４５°で、回転プリズムの表面に反射防止
膜６ａを付けることが可能である。それに対し従来のＲ
ＧＢ平行方式では副光軸の光束が４５°以上の入射角度
で入射するが、４５°以上の入射角度で広い周波数領域
をカバーできる反射防止膜はなく、反射防止措置は不可
能であったが、本発明により反射防止措置が可能とな
る。

【００２７】図１３に、照射移動速度の非線形度合いに
ついて示す。ＲＧＢ光束のＧを例に挙げて調べると、プ
リズム回転角度に対するストライプ垂直走査（０〜９０
度の範囲）の変移距離及び変移時間がプリズム回転角度
３０°と６０°付近でそれぞれ線形移動に対して１．３
mm及び１０μｓ程度が最大である。よって、これらは実
用上特に大きな補正すべき変移距離及び変移時間ではな
い。もし影響が出る場合には、図１０に示すように、第
２のダイクロイックプリズム２３の出射表面に透明樹脂
材料又はガラスで形成した補正板５０を直接貼り付け又
は、出射側に挿入して設ければ、光束の動きは完全な線
形になる。補正板５０の垂直方向断面のプロフィルは図
１３に示す非線形の度合いを元に形成される。

【００２８】図１４(Ａ)〜(Ｄ)に、図１０に示す主光軸
５１に対する副光軸５２，５３の傾斜角度θを、０≦θ
≦４５度の角度範囲で変化させた場合の回転プリズム系
の各部材の配置を示す。傾斜角度θ≒０度，θ≒４５度
では各部材が近接又は遠方となるのでミラーが配置でき
ない、よって、かかる範囲で適宜各部材を配置する。図
１５(Ａ)〜(Ｄ)は、図１４(Ａ)〜(Ｄ)に示す回転プリズ
ム系の各部材の配置に対応する、回転プリズムの回転角
に対するＲＧＢ光束の出射高さの変化のグラフを示す。

【００２９】図１５(Ａ)及び(Ｄ)に示すように、図１４
(Ａ)及び(Ｄ)に対応する副光軸の傾斜角度θ＝４５度及
びθ＝０度ではではＲＢ光束及びＲＧＢ光束が分離せず
に１つのストライプとなってしまう。これらから明らか
なように副光軸の傾斜角度θ≒４５度及び傾斜角度θ≒
０度ではＲＧＢ光束がそれぞれ近接し重畳して好ましく
ないことが分かる。

【００３０】図１５(Ｂ)に示すように、図１４(Ｂ)に対
応する副光軸の傾斜角度３０度＜θ＜４５度ではＲＢ光
束が分離するものの、ＲＢ光束の間隔とＧ光束及びＲ又
はＢの間隔とが等しくなる場合と等しくならない場合と
が交互に現れ画面のチラツキの原因になる。図１５(Ｂ)
から明らかなように傾斜角度３０＜θ＜４５度ではＲＧ
Ｂ光束が間隔が不均一になり好ましくないことが分か
る。

【００３１】一方、図１２から明らかなように傾斜角度
θ＝３０度ではＲＧＢ光束の組内でも等間隔でかつＲＧ
Ｂ帰還後のＲＢ間隔をも等間隔で走査が行われる。さら
に図１５(Ｃ)から明らかなように０＜θ＜３０度ではＲ
ＧＢ帰還後のＲＢ間隔が広くなるものの、ＲＧＢ光束の
組内では等間隔の走査が行われることが分かる。よっ
て、主光軸５１に対する副光軸５２，５３の傾斜角度
は、各部材の接触、大きさ等を考慮して０＜θ≦３０度
の角度範囲で選ばれ得る。

【００３２】他の実施例としては、図１６に示すよう
に、図１０に示す高価な一対のダイクロイックプリズム
３並びに２３に代えて、それぞれ安価なダイクロイック
ミラー３ａ，３ｂ並びに２３ａ，２３ｂを主光軸５１上
に配置し、対応する反射ミラー１４，１５、２１，２２
を副光軸５２，５３に沿って変移させて入射及び出射の
光束の軸を一致させるように構成できる。第２のダイク
ロイックプリズム２３と反射ミラー２１，２２とは主光
軸５１において回転プリズム６の回転軸Ａに関してダイ
クロイックプリズム３と反射ミラー１４，１５とに共役
に配置されており各軸が等価であるので、各軸の光路長
は問わないからである。また、一対のダイクロイックプ
リズムの一方のみをダイクロイックミラーに置換しても
よい。

【００３３】上記実施例の図１０に示すＲＧＢ交差方式
では正方形断面の柱状体である回転プリズムを用いてい
るが、これに代えて、対向平行面を有する回転軸に線対
称な正六角形、正八角形等の正多角形断面の柱状体であ
る回転プリズムを用いて構成できる。上記実施例では、
ＲＧＢ光束のＧを副光軸、ＲＢを副光軸として、副光軸
を主光軸に対して対称に傾斜せしめかつプリズム回転軸
に交差せしめ、副光軸を主光軸に平行に一致するように
配置するので、正方形断面プリズムの場合、光束の最大
入射角度が４５度であり、０＜θ≦９０度の角度範囲で
１周期のＲＧＢ光束の垂直走査が得られ、副光軸の対称
傾斜角度θが９０度／３＝３０度で等間隔（周期）でＲ
ＧＢ光束の垂直走査が得られる。よって、他の正多角形
断面プリズムを用いる実施例としては、図１７に示すよ
うに、例えば、正六角形断面の柱状体回転プリズム６０
を用いた場合、光束の最大入射角度が３０度であり、０
＜θ≦６０度の角度範囲で１周期のＲＧＢ光束の垂直走
査が得られ、副光軸の対称傾斜角度θが６０度／３＝２
０度で等間隔の垂直走査が得られる。図１７において図
６に示す同一符号で示す部材は同一のものを示す。ま
た、正八角形断面の柱状体回転プリズムを用いた場合、
光束の最大入射角度が２２．５度であり、０＜θ≦４５
度の角度範囲で１周期のＲＧＢ光束の垂直走査が得ら
れ、副光軸の対称傾斜角度θが４５度／３＝１５度で等
間隔の垂直走査が得られる。

【００３４】正四角形を越える正六角形、正八角形の正
多角形断面プリズムを用いる場合、液晶パネル上のスト
ライプ光束の移動速度の非線形度合が正四角形断面プリ
ズムの場合よりも高くなる。対応する正多角形の外接円
及び内接円の半径差の距離がより減少し、入射光束のプ
リズム面における半径方向の変移が減少するからであ
る。よって、第２のダイクロイックプリズムの出射表面
に補正板を設けることもなくなる。（照射光学系）図６に示す液晶プロジェクタの液晶パネ
ル８へはシート状のＲＧＢ光束が入射されるが、さらに
ストライプ幅を鮮明に液晶パネル８へ映す場合、アナモ
ルフィックレンズ７が一致したＲＧＢの主光軸上に配置
される。このアナモルフィックレンズは、像面上で縦方
向と横方向の倍率が異なる像を生ずる光学系なので光源
部分の設計と同時に行う。アナモルフィックレンズが液
晶パネルの直前で投射光学系の倍率を変える倍率調節手
段の１つである。

【００３５】液晶パネル８は、画素数を多くするため、
さらに光の透過率を上げて明るくするために、大きくす
る必要があるので、比較的小さい回転プリズム系等の光
学部品を小型に維持しておくために、さらなる倍率調節
手段として拡大レンズ７ａを投射レンズ９及び回転プリ
ズム６間に設けることもできる。これにより、液晶パネ
ルの大型化と回転プリズム系等の小型化との整合性をと
ることができる。

【００３６】液晶パネル８は、応答時間２．５ミリ秒の
ＴＦＴ(Thin Film Transistor)方式の液晶パネルが用い
られ、例えば、６０ｍｍ（水平方向）×３４ｍｍ（垂直
方向）の大きさであれば、ストライプ照射面積が６０ｍ
ｍ（水平方向）×１５ｍｍ（垂直方向）以内の大きさと
して、部分映像表示部分及び遮光部分のデューティー比
が１：１の場合６０ｍｍ（水平方向）×５．７ｍｍ（垂
直方向）の大きさが部分映像表示部分及び遮光部分の大
きさとなる。ストライプは液晶パネルの映像表示部分の
上下両側の遮光部分を越えない範囲に照射されクロスト
ークが生じないようにするためである。本実施例によれ
ば、光源から板状（シ−ト状）のＲＧＢ光束を発生せし
め、回転プリズムの回転軸へのＲＧＢ光束の入射を行っ
ているので、部分映像表示部分及び遮光部分のデューテ
ィー比の設定が従来のＲＧＢ平行方式の場合よりも広く
設定できる。

【００３７】また、液晶パネル８には、図６に示すよう
に、その主面の主光軸に対する角度を可変にする角度調
節手段７０が設けられている。液晶パネル８は、例えば
その主光軸上の回転軸にジャーナルによって枢支され、
角度調節手段７０が液晶パネル８の例えば下端縁部を主
光軸に沿って駆動する。図１８に示すように、液晶パネ
ル８の主面を主光軸に対して角度を変化させると、単一
液晶パネル方式であるために、スクリーン１０の法線が
主光軸に対して傾斜していても、台形歪みのない映像を
得ることができる。（液晶パネル及びプリズム駆動系）液晶プロジェクタ
は、図６に示すように、例えば、ＲＧＢ変換回路１０
０、フレームバッファメモリ１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０
１Ｂ、ストライプ信号選択回路１０２Ｒ，１０２Ｇ，１
０２Ｂ、コントローラ１０３、時間圧縮回路１０４Ｒ，
１０４Ｇ，１０４Ｂ、時分割回路１０５、液晶パネル駆
動回路１０６、及びプリズム駆動手段１０７を有する。

【００３８】Ａ／Ｄ変換器を含むＲＧＢ変換回路１００
が、例えば、ＮＴＳＣ信号映像信号をＲ，Ｇ及びＢのデ
ジタル信号に分けて、信号それぞれがフレームバッファ
メモリ１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに書き込まれる。
ストライプ信号選択回路１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ
がこれら書き込まれたフレームデータからＲ映像の上部
分ラスタ、Ｇ映像の中央部分ラスタ及びＢ映像の下部分
ラスタの輝度データをコントローラ１０３からの選択指
令に応じてそれぞれ選択抽出する。時間圧縮回路１０４
Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂがこれら抽出データをコントロ
ーラ１０３からの圧縮指令に応じてそれぞれ圧縮する。
選択器、遅延回路、マルチプレクサ及びＤ／Ａ変換器を
含む時分割回路１０５は、コントローラ１０３からの選
択指令に基づいて、縮された部分ラスタデータのすべて
を１つにして、液晶パネルの駆動回路１０６へ転送す
る。駆動回路１０６は、各ＲＧＢの輝度の部分ラスタデ
ータにより形成されたストライプ映像を、液晶パネルに
上から下へ垂直走査して表示する。

【００３９】スピンドルモータ及び回転検出器を含みプ
リズムを回転駆動するプリズム駆動手段１０７は、コン
トローラ１０３に接続されている。コントローラ１０３
は、回転検出器からの回転データに基づいて、プリズム
駆動手段１０７を制御しプリズムを回転せしめるととも
に、ＲＧＢのストライプ映像の垂直走査に同期させて、
各ＲＧＢの輝度のストライプ光束を上から下へ垂直走査
する。すると、液晶パネルのＲＧＢの各輝度情報表示部
分にＲＧＢのストライプをそれぞれ照射して上から下へ
と画面を作ることができる。このように、３原色映像の
一部分に対応する３色のストライプ部分映像（部分ラス
タ）を単一液晶パネル上に順次形成し、ストライプ部分
映像に対応するストライプ状の光束を液晶パネルに同期
して透過させて、フルカラー映像を作る。

【００４０】視感上の彩度の高い色の部分での色のチラ
つき（カラーフリッカ）が目立つことを解決するため
に、分解された３原色映像信号を１／３に時間圧縮し、
フレーム周波数を３倍の１８０Ｈｚとしてストライプを
順次に切り替える。さらに、映像の輪郭部分に色がつ
く、「色割れ」と呼ばれる現象も抑制できる。この表示
方式では、フレームごとの映像のズレが大きい場合、３
原色の合成に要する時間よりも映像の移動が速いと輪郭
部が実際の色とは違った色に見えてしまうことがある
が、時間圧縮回路を使ってフレーム周波数を１８０Ｈｚ
にすることで、実用上ほとんど問題にならないレベルと
なる。

【００４１】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、光源と、
光源からの光を反射し集光させるリフレクタと、集光さ
れた光束を赤、緑及び青の３色の光束に分離する手段
と、液晶パネルと、回転軸に線対称で対向平行面を有す
る正多角形断面の柱状体からなりかつ、その側面に３色
の光束を受けこれらを液晶パネル上にストライプ状に照
射して、３色のストライプを液晶パネル上で走査する回
転プリズムと、を有し、３色の光束の１つを主光軸とし
て該主光軸が回転軸に直交する液晶プロジェクタにおい
て、３色の光束の残る２つを副光軸として、該副光軸
を、主光軸に対して対称に傾斜せしめかつ主光軸及び回
転軸の交点に入射する手段と、副光軸を主光軸に平行に
集合する手段とを備えるので、液晶パネルでのＲＧＢの
ストライプが緩和された条件で確実に形成され、ストラ
イプ光束の垂直走査の始点位置が一定でかつ間隔がほぼ
一定で照射移動速度の線形性も高い液晶プロジェクタが
得られ、明るい投射画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＧＢ平行方式の液晶プロジェクタの概略を示
す構造図である。

【図２】ＲＧＢ平行方式の液晶プロジェクタの回転プリ
ズムと垂直走査されるストライプとの様子を示す説明図
である。

【図３】ＲＧＢ平行方式の液晶プロジェクタの回転プリ
ズムの概略断面図である。

【図４】ＲＧＢ平行方式の液晶プロジェクタの回転プリ
ズムの回転角度と主光軸からの出射光束の高さとの関係
を示すグラフである。

【図５】ＲＧＢ平行方式の液晶プロジェクタの回転プリ
ズムの回転角度と主光軸からの出射光束の高さとの関係
を示すグラフである。

【図６】実施例のＲＧＢ交差方式の液晶プロジェクタの
概略を示す構造図である。

【図７】実施例の液晶プロジェクタにおける光源部分の
メタルハライドランプ及びリフレクタを示す斜視図であ
る。

【図８】実施例の液晶プロジェクタにおける光源部分の
概略断面図である。

【図９】他の実施例の液晶プロジェクタにおける光源部
分の概略断面図である。

【図１０】実施例のＲＧＢ交差方式の液晶プロジェクタ
における回転プリズム部分の概略断面図である。

【図１１】実施例のＲＧＢ交差方式液晶プロジェクタに
おける回転プリズムの概略断面図である。

【図１２】実施例のＲＧＢ交差方式液晶プロジェクタに
おける回転プリズムの回転角度と主光軸からの出射光束
の高さとの関係を示すグラフである。

【図１３】実施例のＲＧＢ交差方式液晶プロジェクタに
おける液晶パネル上のストライプの照射移動速度の非線
形度合いについて示し、プリズム回転角度に対するスト
ライプ垂直走査の変移距離及び変移時間を示すグラフで
ある。

【図１４】他の実施例の液晶プロジェクタにおける回転
プリズム部分の概略断面図である。

【図１５】図１３に示す他の実施例に対応する回転プリ
ズムの回転角度と主光軸からの出射光束の高さとの関係
を示すグラフである。光源部分の概略断面図である。

【図１６】他の実施例のＲＧＢ交差方式の液晶プロジェ
クタにおける回転プリズム部分の概略断面図である。

【図１７】他の実施例のＲＧＢ交差方式の液晶プロジェ
クタにおける回転プリズム部分の概略断面図である。

【図１８】実施例のＲＧＢ交差方式の液晶プロジェクタ
における照射光学系部分の概略断面図である。

【主要部分の符号の説明】

３，２３ダイクロイックプリズム３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂダイクロイックミラー６正方形断面プリズム６ａ反射防止膜７アナモルフィックレンズ８液晶パネル９投射レンズ１０スクリーン１１メタルハライドランプ１２楕円リフレクタ１４，１５ミラー１６円形ミラー１６ａスリット１７コリメータレンズ１８偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１９コールドミラー２１，２２，３０反射ミラー３１ λ／２波長板３２Ｖ字断面柱状レンズ３３，３４コリメータレンズ系３５位相調整薄膜３５５０補正板５１主光軸５２，５３副光軸６０正六角形断面プリズム７０角度調節手段１００ＲＧＢ変換回路１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂフレームバッファメモ
リ１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂストライプ信号選択回
路１０３コントローラ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂ時間圧縮回路１０５時分割回路１０６液晶パネル駆動回路１０７プリズム駆動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、光源からの光を反射し集光させ
るリフレクタと、集光された光束を赤、緑及び青の３色
の光束に分離する光分離手段と、液晶パネルと、回転軸
に線対称で対向平行面を有する正多角形断面の柱状体か
らなりかつ、その側面に前記３色の光束を受けこれらを
前記液晶パネル上にストライプ状に照射して、３色のス
トライプを前記液晶パネル上で走査する回転プリズム
と、を有し、前記３色の光束の１つを主光軸として該主
光軸が前記回転軸に直交する液晶プロジェクタであっ
て、前記３色の光束の残る２つを副光軸として、該副光
軸を、前記主光軸に対して対称に傾斜せしめかつ前記主
光軸及び前記回転軸の交点に入射する入射手段と、前記
副光軸を前記主光軸に平行に集合する集合手段とを備え
ることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】前記回転プリズムは正方形断面の柱状体
であることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェク
タ。
【請求項３】前記副光軸はそれぞれ０＜θ≦３０度の
角度範囲で前記主光軸に対して対称に傾斜することを特
徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項４】前記副光軸はそれぞれ３０度の角度で前
記主光軸に対して対称に傾斜することを特徴とする請求
項３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項５】前記リフレクタは縦と横で離心率の異な
る碗状の楕円リフレクタであることを特徴とする請求項
１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項６】前記楕円リフレクタの外部焦点における
光束の通る部分にだけ前記ストライプの伸長方向に伸び
るスリットを有しかつ、その曲率半径の中心が前記楕円
リフレクタの内部焦点と一致するように配置された凹内
部反射面の円形ミラーと、前記円形ミラーの下流に該光
束を平行光線とするコリメータレンズとを、前記光分離
手段及び前記楕円リフレクタ間に、有することを特徴と
する請求項５記載の液晶プロジェクタ。
【請求項７】前記液晶パネルは、その主面の前記主光
軸に対する傾斜角度を可変にする角度調節手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【請求項８】前記回転プリズム及び前記液晶パネル間
で下流の投射光学系の倍率を変える倍率調節手段を備え
ることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。