JPH09211724A - 投写型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数台の投写型液晶表示器ユニットを用いて
一つの大画面を構成するにあたって、個々の光源での発
光のばらつきや寿命特性にかかわらず、明るさ、色むら
の不均一を解決した投写表示を可能とする。 【解決手段】 高輝度白色光源１０６と反射鏡１０７を
組み合わせた二つの光源部と一つの板状ビームスプリッ
タ１０８、二つの反射ミラー１０９とによって光源装置
１０３を構成する。各々の光源部からの略平行な光束を
各光束の進行方向に４５度の角度で配置したビームスプ
リッタ１０８に入射し、分光後の等量な光束（Ｌ１＋Ｌ
２）／２を、光路折り曲げのために設けた反射ミラー１
０９，１０９で進行方向を変更し、投写ユニット１０
１，１０２に供給するから、スクリーン１１０上に同一
の明るさで色むらのない投写画像の表示を行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台の投写型液
晶表示器を用いることにより一つの大画面を構成する投
写型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から大画面画像を容易に得ることが
できる表示装置として、ＣＲＴを用いた投写型表示装置
が知られている。また、最近は、白色光源、液晶パネ
ル、投写レンズを主な構成要素とした投写型液晶表示器
が、大画面でしかも高画質な表示を実現できる表示装置
として注目されている。

【０００３】前者のＣＲＴを用いた投写型表示装置で
は、ＣＲＴに形成される画像を投写レンズを用いてスク
リーンに拡大投写する原理となっており、投写された画
像の画質はＣＲＴの性能と投写レンズの性能に大きく依
存する。また、大画面を表示する際の画質の善し悪しを
決める要件としては、スクリーン上に投写した画像の全
画面域におけるフォーカスの良さと、画面全体の明るさ
が重要となる。

【０００４】したがって、このような投写型表示装置で
は、ＣＲＴそのものの原理的な性質によって、ＣＲＴに
形成される画像の輝度と解像度とを独立に制御すること
ができないという欠点がある。すなわち、輝度を上げよ
うとすると電子ビーム径が大きくなり解像度が落ちてし
まうもので、これら輝度と解像度とは一体不可分の関係
にある。さらに、このような投写型表示装置では、最終
的には投写レンズによりスクリーンに拡大投写するの
で、画像を形成するＣＲＴ上で解像度の高い画像が得ら
れないと、拡大投写された最終画像にもその結果が反映
され、大画面でかつ高画質な表示という要請を実現でき
ない。

【０００５】これに対し、後者の投写型液晶表示装置で
は、マトリクス状に配列した画素構造を有する液晶パネ
ルを画像形成部としているために、解像度は液晶パネル
の画素数で決まる。さらに、明るさは使用する白色光源
の光量に依存するため、明るさと解像度とを独立に制御
できるので、高画質な表示を実現するうえで都合がよ
い。

【０００６】この種の投写型液晶表示装置の代表的な例
を図５と図６とに示す。この種の装置には、画像形成部
に用いる液晶パネルが、モノクロかカラーフィルタ付き
かの違いにより二つの方式がある。ここで、図５中符号
５０１は光源、５０２は反射鏡、５０３は液晶パネル、
５０４は投写レンズ、５０５はスクリーンである。この
ような装置は、液晶パネル５０３としてカラーフィルタ
付きのものとした場合であり、光源５０１からの光が反
射鏡５０２により液晶パネル５０３に照射され、この液
晶パネル５０３での画像を投写レンズ５０４を通してス
クリーン５０５に拡大表示している。

【０００７】また、図６中符号６０１は光源、６０２は
反射鏡、６０３はダイクロイックミラー、６０４は反射
鏡、６０５はダイクロイックミラー、６０６はダイクロ
イックミラー、６０７は反射ミラー、６０８はダイクロ
イックミラーである。このような装置では、光源６０１
からの光を、ダイクロイックミラー６０３，６０５，６
０６，６０８において、光の干渉を利用し、光の一部を
反射するとともに残りを透過し、また反射鏡６０４，６
０７で適宜反射することにより複数の光路を得ている。
そして、これらの光路中に配置したモノクロの液晶パネ
ル６０９、６１０，６１１での画像を、投写レンズ６１
２を介してスクリーン６１３に拡大表示するように構成
されている。

【０００８】特に、モノクロ液晶パネル６０９〜６１１
を三枚用いている図６に示す構成のものは、それぞれの
モノクロ液晶パネルに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
光を分光して供給することでカラーフィルタ付きのもの
に比べて三倍の画素数を実現できるので、高精細な表示
が可能である。

【０００９】このような後者の投写型液晶表示装置によ
り大画面の表示を行なうにあたっての例として、複数の
表示器を用い、これらを上下あるいは左右に並べて組み
合わせることにより、一つの大画面を構成する表示装置
が知られている。このような表示装置では、一つの投写
型液晶表示器で投写して得られる画像に比べて同じ画面
サイズであれば、明るくしかも全体として高精細な画質
の表示を実現することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に白色光源、液晶パネル、投写レンズを主な構成要素と
する投写型液晶表示器を複数台使用して一つの大画面を
構成する表示装置では、以下のような問題がある。すな
わち、個々の表示器で用いている光源の発光のばらつき
が主な原因となって、装置全体で得られる一つの合成画
面領域内で明るさの不均一や色むらが生じる。特に、隣
り合う画面どおしまたは離れたところの画面どおしが、
明るさや色むら特性の異なる個別の投写画面の集合体と
なり、結果として得られる一つの大画面も画質の悪い表
示となる。

【００１１】たとえば特開平５−１９３４６号公報に
は、上述した明るさや色むらのような問題に対し、投写
レンズに口径比と周辺光量を調節するための絞りを設け
ることにより、隣り合った画面どおしの明るさを目立ち
にくくしている。しかし、このような構造では、光源の
発光特性に起因する上記問題に対しての根本的な解消と
なはならない。また、光源には寿命があり、特にこの種
の投写型液晶表示器に一般的に使用しているメタルハラ
イドランプでは製造上およびコスト上の問題から、全く
同じ発光特性のランプを作ることは困難である。

【００１２】さらに、各光源には、寿命特性のばらつき
も存在する。すなわち、長時間にわたって装置を運転し
ていくうちには投写画面内で光源の寿命特性に起因した
部分的な輝度の低下を引き起こし前記明るさの不均一を
さらに悪化させるという問題もある。具体的には隣り合
った画面どおしの画質の均一性が運転時間の経過ととも
に崩れてしまう結果となり実用上好ましくない。さら
に、上述したように複数台の表示器で一つの画面を構成
する装置では、各構成ユニットの一つでも光源が何らか
のトラブルにより点灯不可能となった場合には、投写画
面内の一部分の画像が欠落するという欠点もある。この
ような問題は２４時間運転を前提とする監視用途等に用
いる表示装置では致命的な欠点となる。

【００１３】本発明は上述したような問題点を解決する
ために、投写型液晶表示器を複数台用いて一つの大画面
を構成するにあたって、各表示器における光源の発光の
ばらつきといった発光特性や寿命特性には影響されず、
投写マルチ画面内での明るさ、色むらを少なくし、画面
全体の均一性を向上させることができる投写型液晶表示
装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る投写型液晶表示装置は、白色の光源
と映像信号に応じて光の透過率を変調する液晶パネルを
ライトバルブとする画像形成部と、その画像をスクリー
ンに拡大投写する投写レンズからなる投写型液晶表示器
ユニットを、上下あるいは左右方向に少なくとも二個並
べて組み合わせることにより一つの大画面を構成する表
示装置において、少なくとも二個の光源と、これらの光
源からの光束を等量に分離するとともにこれら分離され
た光束を等量づつ混合するように配置された少なくとも
一つのビームスプリッタとを有する光源装置を設け、前
記等量に混合された光束を反射光学素子によって個々の
投写型液晶表示器の画像形成部に供給するように構成し
たものである。

【００１５】本発明によれば、通常、光源部、画像形成
部、投写レンズによって一つの表示器ユニットを構成
し、これらユニットの集合体として一つの大画面を得る
表示装置において、光源部を除く各ユニットに等量の光
束を供給する光源装置を設けることにより、個々の光源
の発光特性や寿命特性にばらつきがあっても、各ユニッ
トに供給する光束に差が生じないようにし、投写画面の
全域にわたっての均一な表示が可能となる。

【００１６】すなわち、本発明によれば、少なくとも二
個の白色光源と、少なくとも一つのビームスプリッタお
よび反射光学素子を所定の位置関係に配置することによ
り、各々の光源からの光束を等量に分離しかつ混合し
て、各表示器ユニットに供給することができる。したが
って、光源の発光状態の差異は上記混合の段階で完全に
なくなり、各々の光源部を除外した表示器ユニットに、
全く同じ特性の光束を供給できるから個々の光源の特性
のばらつきが投写画面に反映せず画面全域にわたっての
均一な表示が可能になる。また、光源の寿命特性の違い
が生じても各々のユニットに供給される光束の差はな
く、しかも光源装置を構成する光源の最低一つが点灯
し、他の光源が寿命、その他の不具合によって消灯して
いても投写画面の部分的な画像の欠落は生じない。

【００１７】投写型液晶表示装置とは、一つの大画面を
投写表示するシステムであって、複数個の投写型液晶表
示器ユニットを並べて組合わせることにより構成される
ものをいう。光源とは、たとえば高輝度白色光源をい
う。ビームスプリッタとは、たとえばハーフミラーまた
は無偏光ビームスプリッタをいう。反射光学素子とは、
たとえば反射鏡をいう。光源装置とは、投写型液晶表示
装置を構成する各表示器ユニットの光源部として設ける
ものをいう。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る投写型液晶表
示装置の一つの実施の形態を示し、同図において、全体
を符号１００で示す投写型液晶表示装置は、二つの投写
型液晶表示器ユニット（以下、投写ユニットという）１
０１，１０２と、これらの投写ユニット１０１，１０２
の共通する光源となる一つの光源装置１０３とを備え、
前記二つの投写ユニット１０１，１０２からの投写画像
によって一つの大画面をスクリーン１１０に投写表示す
るように構成されている。

【００１９】前記各投写ユニット１０１，１０２はそれ
ぞれ、液晶パネル１０４と投写レンズ１０５とによって
構成されている。また、前記光源装置１０３は、二つの
高輝度白色光源１０６，１０６と反射鏡１０７，１０７
とを組み合わせた二つの光源部と、一つの板状のビーム
スプリッタ１０８と、二つの反射光学素子である反射ミ
ラー１０９とによって構成されている。

【００２０】前記反射鏡１０７，１０７は放物面形状で
形成され、白色光源１０６，１０６とそれぞれ組み合わ
せることで、略平行な光束が作り出す。そして、これら
二つの光源部からの略平行な光束は、それぞれの光束の
進行方向に４５度の角度で配置したビームスプリッタ１
０８に入射する。なお、このビームスプリッタ１０８
は、入射する光束を約５０％だけ透過し、残りの約５０
％を反射する特性を有する、たとえば無偏光ビームスプ
リッタやハーフミラーによって構成される。

【００２１】前記二つの光源部（１０６，１０６）から
のビームスプリッタ１０８に入射する各光源１０６，１
０６からの光束をそれぞれＬ１、Ｌ２とすれば、図１に
示した配置によりビームスプリッタ１０８の作用を受け
た後は、（Ｌ１＋Ｌ２）／２づつの等量の二つの光束に
分光できる。これら分光後の等量光束は各々光路折り曲
げのための反射ミラー１０９，１０９により進行方向が
変更されて前記各投写ユニット１０１，１０２に供給さ
れる。そして、投写ユニット１０１，１０２を構成する
液晶パネル１０４，１０４および投写レンズ１０５，１
０５は同一のものであり、供給される光束も等量である
ことからスクリーン１１０上には同一の輝度特性を有す
る二つの画面が得られる。

【００２２】ここで、前記光源装置１０３を構成する光
源１０６，１０６の発光特性に差が生じていても、ビー
ムスプリッタ１０８において等量に分光され、同時に等
量づつ混合されるので、得られる光束の特性は同等の二
つの光束ということになり、光源１０６，１０６のそれ
ぞれの発光特性には影響されずに同一の画面特性の二つ
の画像を得ることができる。さらに、どちらか一方の光
源１０６，１０６が寿命、その他の理由により消灯して
も、投写ユニット１０１，１０２への光束の供給は途絶
えることなく行なわれるため、二つの投写画面による一
つの大画面による画像に部分的な欠落は生じない。

【００２３】図２は本発明の装置において、光源装置と
しての第２の実施の形態を示す斜視図である。この図２
では、二つの光源部２０１，２０２と一つのプリズム状
ビームスプリッタ２０３、２つの反射ミラー２０４，２
０５とによって、光源装置２０６を構成している。ここ
で、第１の光源部２０１と第２の光源部２０２からの光
束の進行方向がビームスプリッタ２０３の光束分離面に
対して４５度になるように配置されている。そして、第
１、第２の光源部２０１，２０２で発生する略平行な光
束Ｌ１，Ｌ２は、ビームスプリッタ２０３で互いに約１
／２づつ分離されるとともに混合されてビームスプリッ
タ２０３への入射方向の延長上に進行する。

【００２４】その後、反射ミラー２０４，２０５により
所定の方向へ進行方向を曲げられ、図示しない投写ユニ
ット（図中２０７，２０８を付す）に対し（Ｌ１＋Ｌ
２）／２づつが供給される。なお、前述した図１の構成
で示した構成の光源装置１０３の構成と対比すると、こ
の図２ではプリズム状のビームスプリッタ２０３を使用
している点が異なるが、原理的に同じ作用効果が得られ
る。また、投写ユニットとしては、図１での投写ユニッ
ト１０１，１０２と同等のものであればよい。

【００２５】図３は本発明の第３の実施の形態を示す図
である。この実施の形態では、上述した第２の実施の形
態での光源装置２０６において二枚用いていた反射ミラ
ー２０４，２０５の代りに、直角プリズム３０３を用い
た光源装置３０１によって、投写型液晶表示装置３００
を構成したときの配置となっている。また、前述した第
１の実施の形態と対比させると、光源装置３０１内で光
束を等量に分離および混合する手段として、プリズム状
ビームスプリッタ３０２を用いるとともに、光束の進行
方法の変更手段として、一つの直角プリズム３０３を使
用している構成となっている。なお、図中３２１，３２
２は光源装置３０１での二つの光源部を示す。

【００２６】さらに、投写ユニット３０４，３０５で
は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する三つの液晶パネル３０６，３
０７，３０８を用いている。これら三つの液晶パネル３
０６，３０７，３０８には、ダイクロイックミラー３０
９，３１０で色分解された光束が供給され、液晶パネル
３０６，３０７，３０８を通過した後は、再度ダイクロ
イックミラー３１１，３１２で一つの光束に合成されて
投写レンズ３１３，３１３により図示しないスクリーン
へ拡大投写される構成となっている。なお、この第３の
実施の形態では、第１の実施の形態に比べて高精細な画
像が得られる。投写された二つの画面での特性を均一に
する原理は前述した第１、第２の実施の形態と同じであ
る。

【００２７】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変
形、変更できることは言うまでもない。たとえば前述し
た実施の形態では、二つの投写ユニットの組み合わせに
よって一つの大画面を投写表示する例を説明したが、本
発明はこれに限定されず、ビームスプリッタと反射ミラ
ーとの多様な組み合わせがあり、投写ユニット数が増加
した場合、図４（ａ），（ｂ）に示すような構成を採用
することができる。このような構成によれば、四つの投
写ユニット４０１〜４０４で一つの大画面を構成する表
示装置を得ることができ、また前述したと同等の作用効
果を得ることができる。ここで、図４（ａ），（ｂ）に
おいて符号４０５は直角プリズム、４０６，４０７は反
射プリズム、４０８〜４１０はビームスプリッタ、４１
１〜４１３は反射ミラー、４１４，４１５はビームスプ
リッタである。また、このような四個の光源を組合わせ
たときの各光路での光束は、それぞれの光束をＬ１，Ｌ
２，Ｌ３，Ｌ４とすると、（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）
／４となる。

【００２８】

【実施例】投写型液晶表示装置は、光源部を除いた少な
くとも二つの投写型液晶表示器ユニットと、これらのユ
ニットの光源部に共通に配置した光源装置を備える。光
源装置は、少なくとも二つの高輝度白色光源、反射鏡、
ビームスプリッタ、反射光学素子を備え、投写型液晶表
示装置を構成する各表示器ユニットの光源部に共通に設
けている。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る投写型
液晶表示装置によれば、光源部を除いた少なくとも二個
の投写型液晶表示器ユニットに対し、共通に配置させた
光源装置からそれぞれ等量の光束を供給できるので、従
来発生していた投写ユニット間での明るさの不均一は発
生しない。また、個々の光源の寿命特性の違いが生じて
も、各々の投写ユニットに供給される光束に差はなく、
しかも光源装置を構成する光源の最低一つが点灯し、他
の光源が寿命、その他の不具合で消灯していても、投写
画面での部分的な画像の欠落は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る投写型液晶表示装置の一つの実
施の形態を示し、要部の構成図である。

【図２】 本発明に係る投写型液晶表示装置において、
光源装置の変形例を示す斜視図である。

【図３】 本発明に係る投写型液晶表示装置において、
別の実施の形態を示す構成図である。

【図４】 本発明に係る投写型液晶表示装置において、
光源装置の変形例を（ａ），（ｂ）に示す斜視図であ
る。

【図５】 従来の投写型液晶表示装置の例を示す構成図
である。

【図６】 従来の投写型液晶表示装置の別の例を示す構
成図である。

【符号の説明】

１００…投写型液晶表示装置、１０１，１０２…投写ユ
ニット（投写型液晶表示器ユニット）、１０３…光源装
置、１０４…液晶パネル、１０５…投写レンズ、１０６
…高輝度白色光源、１０７…反射鏡、１０８…ビームス
プリッタ、１０９…反射鏡、Ｌ１…第１の光源からの光
束、Ｌ２…第２の光源からの光束、２０１，２０２…光
源部、２０３…ビームスプリッタプリズム、２０４，２
０５…反射ミラー、２０６…光源装置、３００…投写型
液晶表示装置、３０１…光源装置、３０２…ビームスプ
リッタ、３０３…直角プリズム、３０４，３０５…投写
ユニット、３０６〜３０８…液晶パネル、３０９〜３１
２…ダイクロイックミラー、３１３…投写レンズ、４０
１〜４０４…光源部、４０５…直角プリズム、４０６，
４０７…反射プリズム、４０８〜４１０…ビームスプリ
ッタ、４１１〜４１３…反射ミラー、４１４，４１５…
ビームスプリッタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、映像信号に応じて光の透過率を
   変調する液晶パネルをライトバルブとする画像形成部
   と、その画像をスクリーンに拡大投写する投写レンズと
   からなる投写型液晶表示器ユニットを、上下あるいは左
   右方向に少なくとも二個並べて組み合わせることにより
   一つの大画面を構成する投写型液晶表示装置において、 少なくとも二個の光源と、これら個々の光源からの光束
   を等量に分離するとともにこれら等量に分離された光束
   どおしを等量づつ混合するように配置した少なくとも一
   つのビームスプリッタとを有し、前記等量づつに混合さ
   れた光束を前記少なくとも二個の投写型液晶表示器の画
   像形成部に供給するように構成したことを特徴とする投
   写型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の投写型液晶表示装置にお
   いて、 光源装置を、少なくとも二個の光源と、これら個々の光
   源からの光束を等量に分離するとともにこれら等量に分
   離された光束どおしを等量づつ混合するように配置した
   少なくとも一つのビームスプリッタと、前記等量づつに
   混合された光束を投写型液晶表示器における画像形成部
   に供給する少なくとも一つの反射光学素子とによって構
   成したことを特徴とする投写型液晶表示装置。