JPH11337900A - 液晶プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリズム素子の小型化、及びプリズム素子内
における光束のけられを均等化する。 【解決手段】 ランプ２から液晶パネル１１、１４、２
０までの距離として、赤色光Ｒ及び青色光Ｂの光路はほ
ぼ等しく形成し、緑色光Ｇの光路は赤色光Ｒ及び青色光
Ｂの光路に対してより長い距離とする。また、プリズム
素子２５における色合成膜２７ａ、２７ｂは長波長透過
型で構成する。さらに、プリズム素子２５に入射する光
軸に対して所定のあおり角を与えるとともに、液晶パネ
ルは光軸がその中心部分を通過することができる位置に
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズム素子によ
って色合成を行ないカラー画像を形成することができる
液晶プロジェクタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の液晶プロジェクタ装置
を構成する光学系の構成例を説明する図である。ランプ
７１は、例えば放物面鏡の焦点位置にメタルハライドラ
ンプ、ハロゲンランプなどの光源７１ａが配置されてお
り、放物面鏡の光軸にほぼ平行な光が、その開口から出
射される。ランプ７１から出射された光の中で、赤外領
域及び紫外領域とされる画像形成に寄与しない不要な光
はＵＶ−ＩＲカットフィルタ７２によって遮断され、可
視光のみがマルチレンズアレー７３に入射するようにさ
れる。

【０００３】マルチレンズアレー７３は、後述する液晶
パネル８０、８３、８６の有効開口のアスペクト比にほ
ぼ等しい相似型とされる外形を有したレンズセル７３
ａ、７３ａ、７３ａ・・・が例えば正方配列されている
構成とされる。また、マルチレンズアレー７４はレンズ
セル７３ａに対応した複数のレンズセル７４ａ、７４
ａ、７４ａによって形成される。また、マルチレンズア
レー７４の後段には、平凸レンズ７５が配置され、マル
チレンズアレー７３、７４によって集光された光を液晶
パネルの被照明領域に入射させることができるようにさ
れている。

【０００４】ダイクロイックミラー７７は、平凸レンズ
７５からの光を入射して、例えば青色光Ｂを反射し、赤
色光Ｒ及び緑色光Ｇを透過する。ダイクロイックミラー
７７で反射した青色光Ｂはミラー７８によって、その進
行方向を例えば９０°曲げられ、さらにコンデンサレン
ズ７９で収束されて青色用液晶パネル８０に入射する。
液晶パネル８０では、図示されていない経路から供給さ
れる所要の駆動信号に基づいて光変調が行なわれ、透過
する光の制御を行なうことによって青色の画像光が形成
される。さらに、この画像光はダイクロイックミラー８
４に入射する。

【０００５】ダイクロイックミラー７７を透過した赤色
光Ｒ及び緑色光Ｇはダイクロイックミラー８１により分
離される。ここで、赤色光Ｒは反射されコンデンサレン
ズ８２を介して赤色用液晶パネル８３に導かれ、この液
晶パネル８３によって光変調されることによって赤色の
画像光とされ、ダイクロイックミラー８４に到達する。
ダイクロイックミラー８４は、例えば青色光Ｂを透過し
て赤色光Ｒを反射するようにされており、ここで青色の
画像光と赤色の画像光が合成される。そして合成された
青色／赤色の画像光はダイクロイックミラー８８に入射
する。

【０００６】ダイクロイックミラー８１を透過した緑色
光Ｇは、コンデンサレンズ８５を介して緑色用液晶パネ
ル８６に導かれる。そして、液晶パネル８６によって緑
色の画像光に変調され、ミラー８７を介してダイクロイ
ックミラー８８に到達する。ダイクロイックミラー８８
は例えば緑色光Ｇのみを透過することができるようにさ
れており、すなわち青色／赤色の画像光ＲＢが反射し
て、ＲＧＢカラー画像光が形成される。このようにして
形成されたＲＧＢカラー画像光は、投写レンズ８９によ
ってスクリーン９０に拡大投影される。

【０００７】ここで、図１２にしたがい、マルチレンズ
アレー７３、７４、及び平凸レンズ７５による光路を説
明する。なお、図１２は図１１に示した液晶プロジェク
タ装置においてマルチレンズアレー７３、７４、平凸レ
ンズ７５、及びコンデンサレンズ８５、液晶パネル８６
の経路を展開して示す摸式図である。

【０００８】図示していないランプ７１からの光は、マ
ルチレンズアレー７３の各レンズセル７３ａにおいてラ
ンプ像として結像して、さらにマルチレンズアレー７４
の各レンズセル７４ａに集光される。レンズセル７４ａ
に集光されたランプ像としての光は、平凸レンズ７５に
よって所定の方向に屈折して、コンデンサレンズ８５に
集光される。そして、コンデンサレンズ８５は入射した
光を所定の入射角度を以て液晶パネル８６の被照明領域
（有効開口）に入射させる。すなわち、マルチレンズア
レー７３、７４を備えることにより、レンズセル７３ａ
に結像したランプ像が効率良く、かつ均一に液晶パネル
８６の被照明領域を照明することができるようになる。
なお、図１２では液晶パネル８６までの経路のみを示し
たが、図１１に示されている他の液晶パネルの被照明領
域に対しても同様の経路で照明が行なわれる。

【０００９】また、例えばマルチレンズアレー７３、７
４を備えることにより、例えば１６：９アスペクト比の
横長画像を形成する液晶パネルの側部に対しても均等に
照明することができるようになる。また、発散角の大き
いランプを用いた場合でも、効率良く集光することがで
きるので、液晶パネルに到達する光を増加させ、かつ照
度の分布をほぼ均一にすることができるようになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１に示
した構成では、色合成手段としてダイクロイックミラー
８４、８８を用いているので、液晶パネル８０、８３、
８６と投写レンズ８９の光学距離が長くなってしまう。
したがって、例えば短い投写距離で大画面を得たり、ま
た例えば投写レンズ８９のＦナンバを小さくして明るい
投写画像を得ようとする場合、投写レンズ８９を大きな
径で形成することが必要とされる。つまり、投写レンズ
８９自体にかかる負担が大きくなり設計が困難になって
しまう。

【００１１】そこで、図１３に示されているように、色
合成手段として略Ｌ字型に形成されるプリズム素子９５
を用いることが知られている。このプリズム素子９５
は、例えばガラス製の３個のプリズム部材９６ａ、９６
ｂ、９６ｃを貼り合わせて外観が形成され、プリズム部
材９６ａ、９６ｂの間、及びプリズム部材９６ｂ、９６
ｃの間に色合成膜９７ａ、９７ｂが形成されている。こ
の色合成膜９７ａ、９７ｂはそれぞれ図１２に示したダ
イクロイックミラー８４、８８に相当する。また、プリ
ズム部材９６ｃの端部に形成される反射膜９８は、ミラ
ー８７に相当する。

【００１２】プリズム素子９５を設けることにより、液
晶パネル８０、８３、８６と投写レンズ８９の間にガラ
スが充填されることになり、すなわち、光学距離を（１
／プリズム部材の屈折率）にすることができる。これに
より図１１に示した構成と比較して、投写レンズ８９の
負担が軽くなり設計も容易になる。

【００１３】しかし、プリズム素子９５を配置した場
合、そのＬ字型の内側部分とされる位置に、液晶パネル
８３、８６、コンデンサレンズ８２、８５が配置される
構成となる。したがって、前記内側部分において液晶パ
ネル８３、８６、コンデンサレンズ８２、８５、及びそ
の保持機構や位置合わせのためのレジストレーション機
構を配置するスペースも必要となる。また、液晶パネル
８３、８６間の光路干渉を抑制するための光路幅を確保
する必要がある。このため、これらの問題を解決するた
めにはプリズム素子９５の大型化してしまうことにな
る。このようなプリズム素子９５の大型化に伴って、コ
ストが高くなるとともに光学系も大型になってしまうと
いう問題があった。

【００１４】また、Ｌ字型に形成されるプリズム素子と
しては図１４に示されているように構成されているもの
も知られている。この図に示されているプリズム素子１
００は、例えばプリズム部材１０１ａ、１０１ｂ、１０
１ｃによってその外観が形成され、プリズム部材１０１
ａ、１０１ｂは色合成膜１０２ｂを介して、またプリズ
ム部材１０１ｂ、１０１ｃは色合成膜１０２ａを介して
接合されている。プリズム素子１００において各色光の
入射面に対応する位置には、液晶パネル１１０ａ、１１
０ｂ、１１０ｃが配置され、これらの液晶パネル１１０
（ａ、ｂ、ｃ）によって形成された所定の色の画像光を
入射することができるようにされている。すなわち、プ
リズム素子１００では一点鎖線で示されているように液
晶パネル１１０（ａ、ｂ、ｃ）からの各色光を合成して
カラー画像を形成することができる。

【００１５】ところで、一点鎖線で示した光路は、図示
していないランプの光軸Ｏａに対応しており、プリズム
素子１００に対して垂直に入射していることが示されて
いる。しかし、ランプから出射した光は、図１１に示し
たようにマルチレンズアレーやコンデンサレンズなどに
よって集光するようにされるので、所定の入射角（例え
ば１０°程度）を以て液晶パネル１１０（ａ、ｂ、ｃ）
に入射する。つまり、液晶パネル（ａ、ｂ、ｃ）を透過
した光は、入射角に応じた発散した状態で出射する。

【００１６】この図には、例えば液晶パネル１１０ａに
対応した光路を示している。光束Ｌ１、Ｌ２は例えば光
軸Ｏａとほぼ平行な光束とされ、これに対して光軸Ｏａ
側に発散した光は発散光Ｌａ１、Ｌａ２として示されて
いる。発散光Ｌａ１、Ｌａ２のようにプリズム素子１０
０の内側方向に発散する光はそのままプリズム部材１０
１ａの端面から出射することができる。しかし、光束Ｌ
１、Ｌ２よりも外側にに向けて発散した発散光Ｌｂ１、
Ｌｂ２は、プリズム部材の内部における所定の部分でけ
られてしまうことになる。

【００１７】図示した例では、発散光Ｌｂ１はプリズム
部材１０１ａを通過して、発散角θ３を以てプリズム素
子１００から出射する。しかし、光束Ｌ２に対して発散
角θ３とされる発散光は破線で示されているようにプリ
ズム部材１０１ｂによってけられてしまう。したがっ
て、光束Ｌ２についてプリズム素子１００から出射する
ことができる発散光Ｌｂ２は発散角θ３よりも小さい発
散角θ４とされる光束になる。つまり、発散角の違いか
らプリズム素子１００から出射される光束は、例えば画
像の左端部、右端部といったように対向する端部に相当
する部分で発散角が不近等となり、これが光量の差とし
て現れる。したがって、投影される画像において例えば
右端部と左端部の輝度が異なるものとなってしまい、良
好な画像を得ることができないという問題があった。な
お、図１４ではＬ字型のプリズム素子１００を例に挙げ
て説明したが、例えば図１３に示したプリズム素子９５
など、他の構成を採るプリズム素子についても同様のけ
られが生じる場合が有る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するために、少なくとも、ランプと、該ランプ
から出射された光をＲＧＢ各色光に分離することができ
る色分離手段と、前記色分離手段によって分離されたＲ
ＧＢ各色光それぞれに対応して設けられ、所要の光変調
を行ない各色の画像光を形成する液晶パネルと、前記液
晶パネルによって形成された各色の画像光を合成するこ
とができる色合成手段を有して形成されているプリズム
素子と、前記プリズム素子によって合成されたカラー画
像を投写することができる投写手段を備えた液晶プロジ
ェクタ装置において、前記ランプから前記液晶パネルま
での距離として、赤色光及び青色光の光路はほぼ等しく
形成され、緑色光の光路は前記赤色光及び青色光の光路
に対してより長い距離とされるようにする。

【００１９】また、少なくとも、ランプと、該ランプか
ら出射された光をＲＧＢ各色光に分離することができる
色分離手段と、前記色分離手段によって分離されたＲＧ
Ｂ各色光それぞれに対応して設けられ、所要の光変調を
行ない各色の画像光を形成する液晶パネルと、前記液晶
パネルによって形成された各色の画像光を合成すること
ができる色合成手段を有して形成されているプリズム素
子と、前記プリズム素子によって合成されたカラー画像
を投写することができる投写手段を備えた液晶プロジェ
クタ装置において、前記プリズム素子に入射する光軸に
対して所定のあおり角を与えるとともに、前記液晶パネ
ルは前記光軸がその中心部分を通過することができる位
置に配置する。

【００２０】本発明によれば、従来と比較してプリズム
素子を小型に構成することができるようになる。また、
緑色光の光路を赤色光及び青色光の光路よりも長くなる
ように構成することで、各液晶パネル毎の光路を確保す
ることができるようになり、光路干渉を抑制することが
できる。

【００２１】また、プリズム素子に入射する光束に所定
のあおり角を与えることによって、プリズム素子内にお
ける光束のけられによる光量の不均等を補正することが
できるようになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す項目順に説明する。 １．「緑色光を不等長光路とした光学系」 ２．「プリズム素子内における光束のけられの均等化」

【００２３】１．「緑色光を不等長光路とした光学系」 図１は本実施の形態の液晶プロジェクタ装置１の光学系
の構成例を説明する図である。なお、この図に示されて
いるランプ２、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ３、マルチレ
ンズアレー４、５、及び平凸レンズ６は、図１１に示し
たランプ７１、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ７２、マルチ
レンズアレー７３、７４、及び平凸レンズ７５に対応し
ている。

【００２４】平凸レンズ６を通過した光（ＲＧＢ・・・
白色光）は、まずダイクロイックミラー８に入射して青
色光Ｂが透過し、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇが反射すること
によって色分離が行なわれる。このダイクロイックミラ
ー８を透過した青色光Ｂはミラー９により進行方向を９
０゜曲げられてコンデンサレンズ１０で収束されて青色
用液晶パネル１１に入射する。

【００２５】一方、ダイクロイックミラー８で反射した
赤色光Ｒ及び緑色光Ｇはダイクロイックミラー１２によ
り分離されることになる。すなわち、赤色光Ｒは反射さ
れて進行方向を９０゜曲げられて、コンデンサレンズ１
３を介して赤色用液晶パネル１４に導かれる。そして緑
色光Ｇはダイクロイックミラー１２を透過して、リレー
レンズ１５、ミラー１６、リレーレンズ１７、ミラー１
８、及びコンデンサレンズ１９を介して緑色用液晶パネ
ル２０に導かれる。すなわち、緑色光Ｇの光路は、等長
光路を採る青色光Ｂ及び赤色光Ｒに対して長く形成され
る不等長光路とされ、プリズム素子２５に対してその外
側方向から入射することができる光路を採るようにされ
ている。これは、例えば光学部材の物理的な厚みや光学
的な収差などによる生じる差によるものではなく、長い
光路を採る光学系として形成されるものである。

【００２６】リレーレンズ１５は、緑色光Ｇの光路を青
色光Ｂ、赤色光Ｒの光路に対応させて考えた場合、液晶
パネル１１、１４に相当する位置に配置されている。つ
まり、リレーレンズ１５に対して液晶パネル１１、１４
と同様の照明が行なわれる。そして、リレーレンズ１５
を介した緑色光Ｇはリレーレンズ１７に集光される。こ
のリレーレンズ１７には、マルチレンズアレー５におけ
る各レンズ５ａに形成されるランプ像が結像するように
される。つまり、液晶パネル２０はリレーレンズ１７に
結像した光によって照明されることになる。

【００２７】液晶パネル１１、１４、２０の前段、また
は後段には、一方の偏光方向の光（例えばＰ偏光波また
はＳ偏光波のいずれか一方）を透過することができる偏
光板（図示せず）が配置され、図示していない経路から
供給される各色の映像信号等によって液晶を駆動する回
路の電圧により光の通過特性を変調するように構成され
ている。

【００２８】そして液晶パネル１１、１４、２０で光変
調された３色の光は、例えば略Ｌ字型に形成されたプリ
ズム素子２５によって合成されることになる。このプリ
ズム素子２５はプリズム部材２６ａ、２６ｂ、２６ｃが
色合成膜２７ａ、２７ｂを介して接合されて外観が形成
され、プリズム部材２６ａが青色光Ｂの入射面、プリズ
ム部材２６ｂが緑色光Ｇの入射面、またプリズム部材２
６ｃが赤色光Ｒの入射面を形成している。また、後述す
る投写レンズ３０に対向する面がカラー画像光の出射面
とされる。

【００２９】色合成膜２７ａ、２７ｂはそれぞれ長波長
透過型として形成されている。したがって、色合成膜２
７ａに対して赤色光Ｒと緑色光Ｇが入射するが、ここで
赤色光Ｒが透過、緑色光Ｇが反射することによって、赤
色光Ｒと緑色光Ｇが合成される。また、色合成膜２７ｂ
に対しては赤／緑色光ＲＧと青色光Ｂが入射するが、こ
こで、赤／緑色光ＲＧが透過、青色光Ｂが反射すること
で、カラー画像が形成される。つまり色合成膜２７ｂに
よって、ＲＧＢ各光が１つの光軸に合成され、投射レン
ズ３０によってスクリーン３１にカラー映像が拡大投影
されるようになる。

【００３０】このように、色合成膜２７ａ、２７ｂをそ
れぞれ長波長透過型として構成することによって、従属
的にプリズム素子２５に対する各色光の入射面の位置が
決定され、さらに、各液晶パネル１１、１４、２０がど
の色に対応するように構成するがか決定される。すなわ
ち、液晶プロジェクタ装置１において、液晶パネル１
１、１４、２０やダイクロイックミラー８、１２の構成
はプリズム素子２５の構成に基づいて設定されるように
なる。したがって、図１に示す例では緑色光Ｇの光路が
長くなる構成とされる。また、色合成膜２７ａ、２７ｂ
を長波長透過型で構成することによって、光束の入射角
度に伴う波長特性の変化量を少なくすることができるの
で、投写画像の色と明るさの均一性を改善することがで
きるようになる。

【００３１】なお、プリズム素子２５に入射する各色光
は各液晶パネルを透過することによって直線偏光の光と
される。そこで、色合成膜２７ａ、２７ｂが例えばＳ偏
光波に対して所望の光学特性を得ることができるものと
されている場合は、プリズム素子２５に対して入射面に
直交した振動方向、すなわちＳ偏光波とされる光を入射
させるようにする必要がある。このため、例えば液晶パ
ネル１１、１４、２０が例えばＳ偏光波と直交するＰ偏
光波に対応した偏光板を有して構成されている場合は、
プリズム素子２５における各色光の入射面に対して１／
２位相差板を備えることによって、液晶パネルからのＰ
偏光波の偏光方向を回転させＳ偏光波に変換する。な
お、各液晶パネルの偏光板が例えばＳ偏光波に対応した
ものとして構成されている場合は、１／２位相差板を備
える必要はない。

【００３２】また、例えばマルチレンズアレー４、５の
間に偏光変換手段を備えて、ランダム偏光を例えばＳ偏
光波に変換したのちに各液晶パネルに入射させ画像を形
成する場合、プリズム素子２５における各色光の入射面
に対して１／２位相差板を備えることによって、光変調
によりＰ偏光波とされた画像光の偏光方向を回転させて
Ｓ偏光波とすれば良い。なお、偏光変換手段について
は、例えば本出願人によって出願されている特願平８−
３３１４１９号公報などに示されている。

【００３３】ランプ２から出射された光（ランダム偏
光）を前記偏光変換素子を用いてＳ偏光波に変換された
状態で利用する場合、液晶パネル１１、１４、２０の入
射側にはＳ偏光波に対応した偏光板が備えられる。また
液晶パネル１１、１４、２０の出射側には光変調によっ
て回転した偏光方向に対応するためＰ偏光波に対応した
偏光板が備えられる。したがって、プリズム素子２５に
はＰ偏光波としての画像光が入射することになる。しか
し、色合成膜２７ａ、２７ｂがＳ偏光波に対して所望す
る光学特性が得られるようにされている場合は、各色の
画像光の入射部分に１／２位相差板を設ければよい。こ
れにより、Ｐ偏光波の偏光方向を回転させてＳ偏光波の
画像光としてプリズム素子２５に入射させることができ
るようになる。これにより、画像に寄与することができ
る光量を増加させることができ、高輝度の画像を投写す
ることができるようになる。

【００３４】さらに、各入射面に対して、反射防止手段
としての、ＡＲ（アンチリフレクション）コートを行な
うことによって、プリズム素子２５に対して効率良く光
が入射することができるようになる。

【００３５】またさらに、ランプ２を例えばイオウラン
プで構成した場合、その特性としてホワイトバランスを
とったときに青色光Ｂ、赤色光Ｒに対して緑色光Ｇが余
ることが知られている。光学系の設計によっては不等長
光路を採る光束とされる緑色光Ｇは、等長光路を採る光
束とされる青色光Ｂ、赤色光Ｒよりも液晶パネルに至る
光量の減衰割合が大きくなる場合がある。そこで、本発
明ではランプ２を例えばイオウランプなどのように緑色
光の強い色温度のもので構成した場合、緑色光Ｇを減衰
させてホワイトバランスがとれた良好な画像を得るよう
にすることができるようになる。

【００３６】このように、プリズム素子２５の色合成膜
２７ａ、２７ｂを長波長透過型で構成するとともに、例
えば緑色光Ｇの光路を、青色光Ｂ、赤色光Ｒの光路より
も長くすることによって、各色の液晶パネル間に生じて
いた色干渉などを抑制して良好な画像を形成することが
できるようになる。また、各色光がプリズム素子２５の
外側から回り込むように入射することができる光路を採
ることができることから、プリズム素子２５の形状に関
係無く液晶パネルやコンデンサレンズなどの光学部品の
配置スペースを確保することができるようになる。した
がって、プリズム素子２５の小型化を図ることができる
ようになる。これにより、液晶パネルと投写レンズの距
離を短くすることができ、投写レンズにおいて輝度の高
い画像を得るための設計が容易になる。また、プリズム
素子２５を小型化することができることから、低価格化
を実現することができるとともに、省スペース化を実現
することができるようになる。

【００３７】なお、図２に液晶プロジェクタ装置１ａと
して示されているように、平凸レンズ６の後段に配置さ
れるダイクロイックミラー３５を青色光Ｂを反射して、
赤色光Ｒ、緑色光Ｇを透過するように構成した場合でも
同様のほぼ同様の光学系を形成することができる。この
場合、図１に示した例と比較してランプ２の配置位置が
変更されるが、液晶プロジェクタ装置１の筐体の形状
や、または筐体内における光学部品の配置などに対応し
てランプ２の配置位置を選択することができる。

【００３８】２．「プリズム素子内における光束のけら
れの均等化」 次に、プリズム素子内における光束のけられの均等化を
行なうための構成を説明する。図３は、液晶プロジェク
タ装置１ｃとしてプリズム素子２５に入射する光に所定
のあおり角を与えるとともに、液晶パネルの配置位置を
シフトさせた光学系の構成例を説明する。なお、図３に
おいて図１と同一の符号が付されている部分は同一の部
分を示し説明は省略する。ただし、以降の説明において
は配置状態が異なる光学部品については同一の符号に対
して沿え字『ｘ』を付して示すこととする。

【００３９】なお、以下、説明する例ではプリズム素子
としては図１、図２で説明した構成を適用したものとす
るが、これは一例であり、先述したプリズム素子２５の
ように色合成膜２７ａ、２７ｂが必ずしも長波長透過型
で構成されている必要はない。したがって、色合成を行
なうことができるプリズム素子に対して適用することが
可能とされるものである。また、この図では、プリズム
素子２５に対する光の入射角度を主にして説明を行なう
ので、光路については単に一点鎖線によって示すことと
するが、各色の光路としては図１と同様である。

【００４０】液晶プロジェクタ装置１ｃにおいて、ミラ
ー９ｘ、ダイクロイックミラー１２ｘ、ミラー１８ｘ
は、それぞれ図１に示したミラー９、ダイクロイックミ
ラー１２、ミラー１８に相当しているが、異なる角度で
配置されている。つまり、各液晶パネルの直前に配置さ
れている各ミラーの配置角度を偏位させた状態とされて
いる。したがって、ミラー９ｘ、ダイクロイックミラー
１２ｘ、ミラー１８ｘで反射されプリズム素子２５に入
射する光束にあおり角を与え、傾斜させることができる
ようになる。さらに、光束の傾斜に伴って、液晶パネル
の配置位置をプリズム素子２５の入射面に沿ってスライ
ドさせることによって、ランプ２の光軸Ｏａが液晶パネ
ルの中心を通過することができるようにしている。

【００４１】図４は図３に示すプリズム素子２５の周辺
を拡大するとともに、例えば液晶パネル１４ｘから出射
される光の光路を摸式的に示す図である。ミラー９ｘ、
ダイクロイックミラー１２ｘ、ミラー１８ｘに所定の傾
斜を与えて配置することによって、プリズム素子２５に
入射する光は一点鎖線で示されている光路で入射するよ
うになる。これにともない液晶パネル１１ｘ、１４ｘ、
２０ｘ及びコンデンサレンズ１０ｘ、１３ｘ、１９ｘを
矢印方向に移動した位置に配置することにより、ランプ
２の光軸Ｏａが各液晶パネルの中心を通過する。つま
り、各液晶パネルの被照射領域を効率よく照明すること
ができるようになる。

【００４２】また、図１４と比較して解るように、光束
Ｌ１、光束Ｌ２はそれぞれ光軸Ｏａの傾斜角度に応じて
傾くことになる。したがって、光束Ｌ１、光束Ｌ２に対
する発散光Ｌｂ１、Ｌｂ２はそれぞれ発散角θ１、θ２
（θ１＝θ２）を以て、プリズム素子２５から出射させ
ることができるようになる。

【００４３】この場合、光束Ｌ１の発散光Ｌｂ１の発散
角θ１は図１４に示す発散角θ３と比較して若干狭くな
るが、光束Ｌ２の発散光Ｌｂ２の発散角θ２を大きくす
ることができ、プリズム部材２６ｂの側面にけられるこ
となく出射することができる光量を増加することができ
るようになる。すなわち、光軸Ｏａを傾けることによっ
て、光束Ｌ２に対する有効な発散角を大きく採ることが
できるようになる。したがって、光軸Ｏａに与えるあお
り角としては、発散角θ１及びθ２が同等となる角度と
して設定される。これによって、プリズム素子２５内に
おける発散光のけられを均等化することができ、投写レ
ンズ３０によって拡大投影される画像の例えば左側、右
側の輝度を均等にすることができるようになる。

【００４４】なお、光束に対してあおり角を与えること
により、投写レンズ３０に対しても傾斜した光束が入射
することになる。この場合、プリズム素子２５で合成さ
れたカラー画像光を効率良く投写レンズ３０に入射させ
ることができるようにするために、例えば投写レンズ３
０のＦナンバが小さく、光の取り込み角度が大きい場合
などは、光束の傾斜に応じて投写レンズ３０の配置位置
を移動させるようにしてもよい。

【００４５】また、図５に液晶プロジェクタ装置１ｄと
して示されているように、平凸レンズ６の後段にダイク
ロイックミラー３５を配置して青色光Ｂを反射、赤色光
Ｒ、緑色光Ｇを透過するように構成した場合でもほぼ同
様の光学系を形成することができる。

【００４６】図６はランプ２の配置位置を偏移させて光
軸Ｏａを傾ける例を説明する図である。この図に示され
ている液晶プロジェクタ装置１ｅの光学部品の構成は図
３と同様であるが、ランプ２を偏移させ、その光軸Ｏａ
を傾斜させることに伴って、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ
３、マルチレンズアレー４、５、及び平凸レンズ５の配
置位置も傾斜方向に偏移している。また、光軸Ｏａが傾
斜した状態でプリズム素子２５に入射させるために、ダ
イクロイックミラー８ｘ、ミラー９ｘ、ダイクロイック
ミラー１２ｘ、リレーレンズ１５ｘ、ミラー１６ｘ、リ
レーレンズ１７ｘ、ミラー１８ｘの配置位置や配置角度
を変更する。これにより、プリズム素子２５においては
図４に示した場合と同様に、光束のけられを均等化する
ことができるようになる。

【００４７】なお、図７に液晶プロジェクタ装置１ｆと
して示されているように、平凸レンズ６の後段に青色光
Ｂを反射して、赤色光Ｒ、緑色光Ｇを透過するダイクロ
イックミラー３５を配置してた場合でもほぼ同様の光学
系を形成することができる。

【００４８】また、一対のマルチレンズアレーの間にラ
ンプ２からの光（ランダム偏光）を例えばＰ偏光波に変
換することができる偏光変換素子を配置するようにして
も良い。偏光変換素子を配置した場合の構成は、図８に
示されているようになる。図８は図６に示した液晶プロ
ジェクタ装置に偏光変換素子（いわゆるＰ／Ｓインテグ
レータ）を備えた構成例を示す図である。

【００４９】液晶プロジェクタ装置１ｇは偏光変換素子
４２を備えることで、その直前に配置されるマルチレン
ズアレー４１は形状が異なるものが用いられるが、マル
チレンズアレー４１、偏光変換素子４２、マルチレンズ
アレー４３、平凸レンズ４４の光学的な動作は、先述し
た特願平８−３３１４１９号公報などに示されている。
なお、その他の光学部品の構成については図６に示した
構成と同様である。

【００５０】なお、図８に示した構成についても図９に
液晶プロジェクタ装置１ｈとして示されているように、
平凸レンズ６の後段にダイクロイックミラー３５を配置
してもほぼ同様の光学系を形成することができる。ま
た、上述したプリズム素子内におけるけられを均等化す
る方法は、Ｌ字型以外の形状とされるプリズム素子にお
いても適用することができる。

【００５１】ところで、図１０（ａ）に示されているよ
うに、プリズム素子２５内における内部反射（全反射）
がおこることによって異常光線Ｅｒが発生する場合があ
る。これは、図１乃至図９に示した例において生じるこ
とがある現象とされる。この異常光線Ｅｒが発生する
と、例えば投写される画像のコントラストの低下、また
はゴースト像が発生などの問題が生じる。このため、図
１０（ｂ）に示されているように、プリズム素子２５に
おいて異常光線Ｅｒの光路に相当する角部分に切り欠き
部とされる溝５０を形成するか、または同じく異常光線
Ｅｒの光路に相当する位置に切り込み５１を設け、溝５
０、切り込み５１を砂刷り面としておくことによって、
プリズム素子２５からの異常光線Ｅｒの出射を防止でき
る。また、溝５０や切り込み５１を設ける以外の反射防
止手段としては、プリズム素子２５の光の入射面、出射
面以外の面に対して例えば砂刷り面加工を施したり、ま
たは反射防止塗料を塗布してもよい。このような反射防
止手段を形成した場合でも、異常光線Ｅｒの出射を防止
することが可能となる。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、色合成
手段を長波長側の帯域を透過するように構成されるとと
もに、緑色光の光路を赤色光及び青色光の光路に対して
より長い距離とすることにより、各色光がプリズム素子
の外側から回り込むように入射させることができるよう
になる。これにより、プリズム素子の小型化を実現した
うえで、各色の光路、及び例えば液晶パネルなどのプリ
ズム素子の周辺に配置される各種部品の配置スペースを
確保することができるようになる。さらに、プリズム素
子の小型化にともなって投写レンズの設計も容易にな
り、安価で高性能、かつコンパクトな光学システムを構
成することができる。

【００５３】また、色合成手段を長波長透過型で構成す
ることによって、光束の入射角度に伴う波長特性の変化
量を少なくすることができるので、投写画像の色と明る
さの均一性を改善することができるようになる。

【００５４】また、プリズム素子の入射面に１／２位相
差板を備えることにより、プリズム素子に入射する光の
偏光方向を９０°回転させることができるようになる。
これにより、液晶パネルにおいて利用される光が一方の
偏光、プリズム素子に入射するときに他方の偏光に変換
することができるようになる。したがって、色合成手段
が他方の偏光に対して所定の特性を得ることができるよ
うにされている場合でも、この特性に応じた色合成を行
なうことができるようになる。

【００５５】また、プリズム素子の所要の位置に表面が
砂刷り面とされている切り欠き部を形成することによ
り、プリズム素子内の内部反射（全反射）による異常光
線がプリズム素子から出射することを防止することがで
きる。また、異常光線の出射を抑制する手段として、プ
リズム素子の光の入射面、出射面以外の面に対して例え
ば砂刷り面加工を施したり、または反射防止塗料を塗布
するなどして、反射防止手段を備えた場合にも同様の効
果を得ることができる。これにより、異常光線によるゴ
ースト像を抑えることができ、精度の良い画像を形成す
ることができるようになる。

【００５６】さらに、集光手段としてマルチレンズアレ
ーを備えることにより、ランプからの光を液晶パネルに
対して効率良く集光できる。さらに、不等長光路とされ
る緑色光の光路に配置されるリレーレンズなどに対して
も効率良く集光することができるので、これによって緑
色用の液晶パネルに対しても、等長光路とされる青色
光、赤色光の液晶パネルと同様に効率の良い照明を行な
うことも可能になる。

【００５７】また、プリズム素子に入射する光軸に対し
て所定のあおり角を与え、さらに液晶パネルとしては前
記光軸がその中心部分を通過することができる位置に配
置することで、プリズム素子内の発散角のけられにより
生じる輝度の不均等を補正して、ほぼ均一の輝度によっ
て画像を形成することができるようになる。

【００５８】さらに、前記あおり角を与え、かつ、前記
プリズム素子の所要の位置に切り欠き部を形成し、該切
り欠き部の表面を粗面にして全反射による異常光線を出
射させないようにすることで、画像の輝度を均一化する
とともに、ゴースト像を抑えた精度の良い画像を形成す
ることができるようになる。

【００５９】また、前記あおり角を与え、かつ、前記プ
リズム素子の光の入射面、出射面以外の面に対して例え
ば砂刷り面加工を施したり、または反射防止塗料を塗布
した場合も、同様にして異常光線によるゴースト像を抑
えることができ、精度の良い画像を形成することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の液晶プロジェクタ装置の
不等長光路の光学系の構成例を説明する図である。

【図２】図１に示す液晶プロジェクタ装置の変形例を説
明する図である。

【図３】本発明の実施の形態の液晶プロジェクタ装置の
プリズム素子における光束のけられの均等化を図る構成
を説明する図である。

【図４】図３に示す液晶プロジェクタ装置のプリズム素
子を拡大して示す図である。

【図５】図３に示す液晶プロジェクタ装置の変形例を説
明する図である。

【図６】本発明の実施の形態の液晶プロジェクタ装置の
プリズム素子における光束のけられの均等化を図る他の
構成を説明する図である。

【図７】図６に示す液晶プロジェクタ装置の変形例を説
明する図である。

【図８】図６に示す液晶プロジェクタ装置に偏光変換素
子を備えた構成を説明する図である。

【図９】図７に示す液晶プロジェクタ装置に偏光変換素
子を備えた構成を説明する図である。

【図１０】本発明の実施の形態の液晶プロジェクタ装置
のプリズム素子において内部反射による異常光線の出射
を抑制する構成を説明する図である。

【図１１】従来の液晶プロジェクタ装置の構成例を説明
する図である。

【図１２】図１１に示す液晶プロジェクタ装置における
マルチレンズアレーの集光動作について説明する図であ
る。

【図１３】プリズム素子を備えた従来の液晶プロジェク
タ装置の構成例を説明する図である。

【図１４】従来例としてのプリズム素子内における光束
のけられを説明する図である。

【符号の説明】

１，１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ） 液晶プロ
ジェクタ装置、４，５マルチレンズアレー、８，１２，
３５ ダイクロイックミラー、９，１６，１８ ミラ
ー、１０，１３，１９ コンデンサレンズ、１１，１
４，２０ 液晶パネル、１５，１７ リレーレンズ、２
５ プリズム素子、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ プリズム
部材、２７ａ，２７ｂ 色合成膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川合 亨 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、ランプと、 該ランプから出射された光をＲＧＢ各色光に分離するこ
   とができる色分離手段と、 前記色分離手段によって分離されたＲＧＢ各色光それぞ
   れに対応して設けられ、所要の光変調を行ない各色の画
   像光を形成する液晶パネルと、 前記液晶パネルによって形成された各色の画像光を合成
   することができる色合成手段を有して形成されているプ
   リズム素子と、 前記プリズム素子によって合成されたカラー画像を投写
   することができる投写手段と、 を備えた液晶プロジェクタ装置において、 前記ランプから前記液晶パネルまでの距離として、赤色
   光及び青色光の光路はほぼ等しく形成され、緑色光の光
   路は前記赤色光及び青色光の光路に対してより長い距離
   とされることを特徴とする液晶プロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 前記色合成手段は長波長側の帯域を透過
   するように構成されるとともに、入射面に対してほぼ直
   交している振動方向を有した偏光方向の光に対して所定
   の光学特性を有するようにされていることを特徴とする
   請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 前記プリズム素子の入射面に１／２位相
   差板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶プ
   ロジェクタ装置。
4. 【請求項４】 前記プリズム素子の所要の位置に切り欠
   き部を形成し、該切り欠き部の表面を粗面にしたことを
   特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
5. 【請求項５】 前記プリズム素子の所要の面に前記プリ
   ズム素子の内部反射を防止するようにされている反射防
   止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶
   プロジェクタ装置。
6. 【請求項６】 前記ランプから出射した光の集光手段と
   して、一対のマルチレンズアレーを備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の液晶プロジェクタ装置。
7. 【請求項７】 少なくとも、ランプと、 該ランプから出射された光をＲＧＢ各色光に分離するこ
   とができる色分離手段と、 前記色分離手段によって分離されたＲＧＢ各色光それぞ
   れに対応して設けられ、所要の光変調を行ない各色の画
   像光を形成する液晶パネルと、 前記液晶パネルによって形成された各色の画像光を合成
   することができる色合成手段を有して形成されているプ
   リズム素子と、 前記プリズム素子によって合成されたカラー画像を投写
   することができる投写手段と、 を備えた液晶プロジェクタ装置において、 前記プリズム素子に入射する光軸に対して所定のあおり
   角を与えるとともに、前記液晶パネルは前記光軸がその
   中心部分を通過することができる位置に配置されること
   を特徴とする液晶プロジェクタ装置。
8. 【請求項８】 前記プリズム素子の所要の位置に切り欠
   き部を形成し、該切り欠き部の表面を粗面にしたことを
   特徴とする請求項７に記載の液晶プロジェクタ装置。
9. 【請求項９】 前記プリズム素子の所要の面に前記プリ
   ズム素子の内部反射を防止する反射防止手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項７に記載の液晶プロジェクタ装
   置。