JPH03146941A - 液晶投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） ［産業上の利用分野］ この発明は、液晶を用いて構成されるライトバルブを介
して、ダイクロイックミラーで分光された光を制御し、
投射表示させる液晶投射型表示装置に関する。

［従来の技術］ 第３図は従来の液晶を用いた投射型表示装置の例を示す
もので、光源１１で発生された光は、球面反射鏡（リフ
レクタ）１２で反射し、集光レンズ１３によって平行光
線とされるようにする。この集光レンズ１３からの出力
光は、第１のダイクロイックミラー１４１に供給され、
この第１のダイクロイツクミラー１４１を透過した光は
第２のダイクロイックミラー１４２に供給されると共に
、反射された光は第３のダイクロイックミラー１４３に
供給される。この第３のダイクロイックミラー１４３で
は、供給された光の一部を反射して第４のダイクロイッ
クミラー１４４に供給すると共に、他の一部は透過して
第５のダイクロイックミラー１４５に供給する。

すなわち、集光レンズ１３からの出力光は、第１乃至第
３のダイクロイックミラー１４１〜１４３によって、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色光に分光し、この
分光された３原色光の通路には、それぞれ３原色それぞ
れに対応する液晶ライトバルブ１５１−１５３が設定さ
れる。そして、この液晶ライトバルブ１５１〜１５３で
それぞれ制御された３原色光は、第６のダイクロイック
ミラー１４８を介して投射レンズ１６に集められ、投射
表示されるようになる。

この様に構成される液晶表示装置にあっては、光源１１
の光が集光レンズ１３によって集光され、第１乃至第３
のダイクロイックミラー１４１−１４３によって３原色
光の波長に分光され、かつ液晶ライトバルブ１５１〜１
５３をそれぞれ通過して、光制御される。そして、この
液晶ライトバルブ１５１〜１５３をそれぞれ通過した光
は、第４乃至第６のダイクロイックミラー１４４〜１４
Ｂによって再び合成され、投射レンズ１６によって、投
射スクリーンに拡大投射される。

ここで、第１乃至第６のダイクロイックミラー１４１−
１４６は、それぞれ分光する特定される原色光の波長域
のみ反射するように特殊コーティングが施されたミラー
で構成される。

この様な投射型表示装置において、光源１１と球面反射
鏡１２と、さらに集光レンズ１３との位置関係は、第４
図で示すような状態のときに、最も効率的に光を集める
ことができる。この状態での立体角Φは、次の式で表現
される。

Φ−２π（１−ｃｏｓθｌ） ただし、“０°≦θｌ≦９００” したがって、反射鏡Ｉ２の反射率をＲ「とすると、第４
図で示した状態における集光率Ωは、次の式で表現され
る。

Ω−［（２π（１−ｃｏｓθ１　）　）　／４π］ｘ（
１＋Ｒｆ） そして、反射鏡１２の反射率Ｒｆをほぼ“１”であると
すると、集光率Ωは次のようになる。

Ω−１−ｅｏｓθ１ この式より明らかなように、θｌを大きくすれば集光率
が上がるものであるが、このθ１を太きくするには、反
射鏡１２あるいは集光レンズ１３を光源１１に接近させ
るか、またはその口径を大きくしなければならない。し
かし、光源１１は高熱を発しているものであり、接近さ
せることに限界がある。

また、反射鏡１２からの反射光は光源１１の位置で焦点
を結ぶものであるが、光源１１は例えばメタルハライド
ランプによって構成され、このメタルハライドランプは
不透明であるので、集光率は低下してしまう。

この様に球面反射鏡１２を使用した集光系の構成では、
集光率を上昇させるのに限界があり、より集光率を向上
させるためには、反射鏡を楕円面若しくは放物面等の非
球面とした集光系が考えられる。

第５図は非球面反射鏡１２１を使用した例を示すもので
、この様な反射鏡１２１を用いれば、光源１１からの光
の反射光は光源で焦点を結ぶことがなく、光源での集光
率の低下はない。また立体角も大きく取れるので、球面
反射鏡を用いた場合よりも高集光となる。

この様にして使用される非球面反射鏡１２１は、理想的
な環境下では、反射光が光軸に対して平行となる。しか
し、実際の光源１１にはアーク長かあるので、第５図で
示すように光束の中心の主光軸が、液晶ライトバルブ１
５の端部分はど広がった状態となる。したがって、この
ままの状態で液晶ライトバルブ１５に光を通過させると
、大口径のレンズが必要となる。したがって、第６図で
示すように液晶ライトバルブ１５の前面に凸レンズ１７
を配置し、主光軸を光軸方向に曲げて、小口径の投射レ
ンズの使用が可能とすることが考えられる。

この様に液晶ライトバルブ１５の前面に凸レンズ１７を
設置すると、このレンズ１７を通過した光の主光軸は、
第７図の（Ａ）で示すように液晶ライトバルブ１５の周
辺部はど大きな入射角となる。第７図の（Ｂ）は同図（
Ａ）の破線で示した領域部分を拡大して示しているもの
で、液晶ライトバルブ１５の中心部分での光軸ａの入射
角が００に設定されるが、周辺部分への光軸すの入射角
はθに設定される。

一般に液晶ライトバルブは、第８図で示すように入射角
度対コントラスト特性を持っている。したがって、主光
軸の入射角度が０８の場合とθの場合とでは、投射され
る映像のコントラストが異なってくる。すなわち、中心
部分と周辺部分とでコントラストか異なった映像が投射
されるようになる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
大口径の投射レンズ等を使用することなく液晶ライトバ
ルブを使用して映像を投射表示できるようにすると共に
、投射された影像において、その中心部分と周辺部分の
コントラストが均一な状態に設定された良質の画像表示
がされるようにする液晶投射型表示装置を提供しようと
するものである。

（発明の構成） ［課題を解決するための手段］ この発明に係る液晶投射型表示装置にあっては、光源か
らの出射光をそれぞれダイクロイックミラーによって３
原色に分光すると共に、この３原色光をそれぞれ液晶ラ
イトバルブで制御し、さらにダイクロイックミラーによ
って構成した光合成手段によって合成し、投射表示させ
るようにする。この場合、前記液晶ライトバルブの光入
射部には第１の凸レンズを設定すると共に、液晶ライト
バルブからの出力光は、第２の凸レンズを介して投射手
段に導かれるようにする。

［作用コ このように構成される液晶投射型表示装置にあっては、
液晶ライトバルブに入射される光の光軸は、第１の凸レ
ンズによって全て平行状態に設定されるようになり、こ
の液晶ライトバルブを通過した光は、第２の凸レンズに
よって光軸方向に曲げられる。したがって、投射表示さ
れた影像においては、中心部分から周辺部部まで均一な
コントラストが設定されるようになると共に、小口径の
投射レンズを用いることが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は全体的な構成を示したもので、光源２１からの
光は、例えば反射面を放物面に形成した反射鏡２２で反
射され、第１のダイクロイックミラー２３１に供給され
る。このダイクロイックミラー２３１に供給された光の
一部は、このダイクロイックミラー２３１を透過して第
２のダイクロイックミラー２３２に供給されると共に、
一部は反射して第３のダイクロイックミラー２３３に供
給される。

この第１乃至第３のダイクロイックミラー２１１〜２３
３は、分光手段を構成するようになるもので、ダイクロ
イックミラー２３１〜２３３それぞれの透過する光波長
を赤、緑、青の３原色光に対応して設定し、第２および
第３のダイクロイックミラー２３２．２１３で反射した
第１、第２の原色光と、第３のダイクロイックミラー２
３３を透過した第３の原色光によって３原色光のが出力
されるようにする。

この分光手段を構成する第２および第３のダイクロイッ
クミラー２３２および２３３からの出力光の通路には、
それぞれ３原色光を制御する液晶ライトバルブ２４１〜
２４３が設定される。これらの液晶ライトバルブ２４１
〜２４３は、それぞれ３原色に対応する信号によって駆
動制御され、光制御手段を構成する。

そして、この光制御手段を構成する液晶ライトバルブ２
４１〜２４３をそれぞれ通過した光は、第４のダイクロ
イックミラー２３４を通過し若しくは反射し、また第５
のダイクロイックミラー２３５で反射して第６のダイク
ロイックミラー２３６に集められ、投射レンズ２５を介
して、図示しない投射スクリーンに映像として投射させ
るようにする。

０ ここで、液晶ライトバルブ２４１〜２４８の光入射側と
、その前段の各ダイクロイックミラーとの間に、それぞ
れ第１の凸レンズ２８１〜２６３を介在させる。また液
晶ライトバルブ２４１〜２４３の光出力側とその後段の
各ダイクロイックミラーとの間に、それぞれ第２の凸レ
ンズ２７１〜２７３をそれぞれ設定する。

第２図は光制御部分を取り出して示したもので、液晶ラ
イトバルブ２４を挟んで、反射鏡２２からの出射光が適
宜ダイクロイックミラーを介して供給される第１の凸レ
ンズ２６、および液晶ライトバルブ２４を透過した光が
供給される第２の凸レンズ２７が設定される。そして、
反射鏡２２からの光軸の開いた状態の光束が、第１の凸
レンズ２６で平行光とされて、液晶ライトバルブ２４に
供給されるようにする。また、液晶ライトバルブ２４を
通過した平行光は、第２の凸レンズ２７によって収束さ
れ、投射レンズ２５に導かれるようにする。

すなわち、従来の投射型表示装置で使用されていた第１
の凸レンズ１７（第６図参照）は、集光系１ の出射光を光軸方向に曲げていた。したがって液晶ライ
トバルブの周辺部分では、第７図で説明したように入射
角θが設定された。

しかし、この実施例に示した装置にあっては、第１の凸
レンズ２Ｂによって、液晶ライトバルブ２４に対する入
射光が、光軸に対して平行光となるように設定している
。すなわち、液晶ライトノくルブ２４に対する入射光角
度は、このライトバルブ２４の全面で“０６″とされ、
中心部分と周辺部分とでコントラストの差が無くなる。

また。この平行光のまま投射レンズ２５に入射させると
、この投射レンズ２５の口径を充分に大きく構成しなけ
ればならないが、第２の凸レンズ２７を配置することに
より、液晶ライトバルブ２４からの出力光を光軸方向に
曲げるようになり、投射レンズ２５の口径を小さなもの
とすることができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る液晶投射型表示装置によれ
ば、光制御手段を構成する液晶ライトノくルブに対する
光の入射角が、全面で“０″”と均　２ −の状態に設定される。したがって入射角度の違いによ
るコントラストの不均一性が排除される。

すなわち、全面にコントラストのむらのない良質の画像
が再生表示できるようになると同時に、投射レンズを小
口径とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る液晶投射型表示装置
を説明する構成図、第２図はこの実施例装置で使用され
る光制御部分を取り出して説明するための図、第３図は
従来の投射型表示装置を説明する構成図、第４図は同じ
く集光系を説明する図、第５図は反射鏡を変えた例を説
明する図、第６図は従来のさらに他の例を示す図、第７
図はこの例の光束の状態を説明する図、第８図は液晶ラ
イトバルブに対する光入射角とコントラストとの関係を
示す特性図である。 ２１・・・光源、２２・・・反射鏡、２３１〜２３３・
・・第１乃至第３のダイクロイックミラー（分光手段）
　、２３４〜２３Ｂ・・・第４乃至第６のダイクロイッ
クミラー（光合成手段）、２４．２４１〜２４３・・・
液晶ライドパ　３ ルブ、 ２５・・・投射レンズ、 ８１ 〜２６３ ・・・第１の凸し ンズ、 ２７、 ７１ 〜２６３ ・・・第２の凸レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源からの出射光を３原色に分光する、複数のダイクロ
   イックミラーを含み構成した分光手段と、 この分光手段で分光された前記３原色光それぞれに対応
   して設定され、それぞれ前記３原色光を制御する複数の
   液晶ライトバルブを含み構成された光制御手段と、 この光制御手段で制御された前記３原色光を合成する、
   複数のダイクロイックミラーを含み構成した光合成手段
   と、 この光合成手段で合成された光を投射する投射表示手段
   と、 前記分光手段を構成する３原色それぞれに対応したダイ
   クロイックミラーと、前記光制御手段を構成する液晶ラ
   イトバルブとの間にそれぞれ介在設定された第１の凸レ
   ンズと、 前記光制御手段を構成する複数の液晶ライトバルブと、
   前記光合成手段を構成する３原色それぞれに対応したダ
   イクロイックミラーとの間にそれぞれ介在設定した第２
   の凸レンズと、 を具備したことを特徴とする液晶投射型表示装置。