JPH03249616A - 液晶プロジェクタ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶プロジェクタにかかるものであり、特に
、光源の光を液晶パネルないし液晶ライトバルブに投写
する導光系の改良に関するものである。

［従来の技術］ 液晶パネルを用いた液晶プロジェクタとしては、例えば
第６図に示すものがある。同図において、リフレクタ１
０を有するハロゲンなどの光源１２から放射された光は
、まずコールドフィルタ１４に入射する。これによって
赤外線がカットされ、光源１２からの熱が前面に伝わり
にくくなるようになっている。

コールドフィルタ１４を透過した光は、青反射グイクロ
イックミラー１６に入射し、ここで青色（Ｂ）光が分離
される０分離されたＢの光は、反射ミラー１８によって
反射され、Ｂ用液晶パネル２０に入射する。液晶パネル
２０には、Ｂの画像信号が入力されており、これに基づ
いてＢの画像が形成される。

次に、青反射グイクロイックミラー１６を透過した光は
、緑反射グイクロイックミラー２２に入射し、ここでＧ
の光が分離される６分離されたＧの光は、Ｇ用液晶パネ
ル２４に入射する。液晶パネル２４には、Ｇの画像信号
が人力されており、これに基づいてここで、Ｇの画像が
形成される。

次に、緑反射グイクロイックミラー２２を透過した赤色
（Ｒ）光は、反射ミラー２６．２８によって順に反射さ
れ、Ｒ用液具パネル３０に入射する。液晶パネル３０に
は、Ｒの画像信号が入力されており、これに基づいてＲ
の画像が形成される。

次に、Ｂ、Ｇ、Ｈの液晶パネル２０．２４゜３０によっ
て各々形成されたＢ、Ｇ、Ｈの各画像は、色合成用グイ
クロイックプリズム３２によって合成され、合成された
カラー画像は、投写レンズ３４によってスクリーン３６
に写し出される。

ところで、かかる液晶プロジェクタにおいて、光源側か
ら出力される光束の光軸と垂直な面における形状は、第
７図に破線３８で示すように略円形となっている。これ
に対し、液晶パネル２０゜２４．３０の受光面は、実線
４０で示すように再生画像に対応して長方形となってお
り、これに光を導（導光系ないしライトパイプも断面が
長方形の角柱状となっている。

このため、略円形の光束がライトパイプの入り日長方形
の外接円より大きいときは、光束の隔部分がけられてし
まう。例えば、光束の円形状がライトパイプの入り日長
方形の外接円と一致するときは、第７図にハツチングで
示す部分の光がけられることになり、光損失が生じる。

かかる点を改善するものとしては、特開昭６４−４９０
１７号公報に開示されたライトパイプがある。このライ
トパイプは、第８図に示すように、円形部１００と長方
形部１０２とを有しており、両者は滑らかに形状が変化
するように接合されている。光の入射口１０４は略円形
となっており、出射口１０６は長方形となっている。ま
た、それらの内壁には、光の反射膜が形成されている。

このようなライトパイプによれば、断面略円形の光束が
長方形の光束として出力されることとなる。また、ライ
トパイプの内壁に入射した光は、反射膜で反射されて出
力され、その効果的な利用が行なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、以上のような従来技術には、次のような
不都合がある。

（１）円形状の光束を徐々に長方形状の光束に変形する
ので、ライトパイプとして一定以上の長さが必要となる
。このため、光源から液晶パネルに至る光路が長くなり
、装置本体が大型化してしまう。

（２）また、ライトパイプの内壁に形成された反射膜に
よって光が何回も反射されて出力されるので、光量は増
大するものの、光軸のずれた斜めに進行する光が存在す
ることとなる。この光軸のずれた光は、色分離を行なう
グイクロイックミラーの作用との関係で次のような不都
合が生ずる。

すなわち、グイクロイックミラーは、入射光のうちの一
部の波長の光を選択的に反射するものであり、入射光は
グイクロイックミラーに対して通常４５度の角度で入射
するように設計されている。しかし、光の進行方向が光
軸からずれているときは、グイクロイックミラーに対し
て４５度の角度と異なる角度で入射するようになる。す
ると、グイクロイックミラーでは、選択反射のカットオ
フ周波数（ないし波長）が変化するようになる。

第９図には、かかる角度依存性の例が示されており、青
反射グイクロイックミラーにおける入射光波長（横軸）
と入射光透過率（縦軸）との関係が示されている。この
図に示すように、入射角が４５度に対して±５度変化し
たとき、グラフＬＡはＬＢ、ＬＣのように変化する。こ
のため、カットオフ周波数は、波長にして±１２ｎｍも
変化する。従って、グイクロイックミラーによる色分離
は良好に行なわれなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、装置の大
型化を招くことなく、グイクロイックミラーによる色分
離を良好に行なって少ない光損失で投写画像の高輝度化
を図ることができる液晶プロジェクタを提供することを
、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、光源から出力された光束を用いて液晶パネル
で光画像を生成する液晶プロジェクタにおいて、前記液
晶パネルの受光面形状に対応して前記光束の断面形状を
略楕円に変換するレンズ手段を、前記光源と液晶パネル
との間の光路に配置したことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明によれば、光束断面を略楕円にするレンズ手段１
例えばシリンドリカルレンズが光源と液晶パネルとの間
に配置される。このため、光束断面が円形の場合と比較
して液晶パネルの受光面に入射する光量は増大する。ま
た、レンズ手段による断面変換であるため、装置は小型
に構成でき、ダイクロイックミラーに対する光入射も良
好に行なわれる。

［実施例］ 以下、本発明にかかる液晶プロジェクタの実施例につい
て、添付図面を参照しながら説明する。

なお、上述した従来例と同様の構成部分については、同
一の符号を用いることとする。

〈第１実施例〉 最初に、第１図ないし第３図を参照しながら、本発明の
第１実施例について説明する。第１図には、第１実施例
の主要構成が示されている。この実施例は、第６図に示
した従来例に本発明を適用したものであり、はぼ同様の
構成となっている。

同図において、コールドフィルタ１４の光出力側と青反
射ダイクロイックミラー１６の光入力側の間には、シリ
ンドリカルレンズ５０が配置されている。シリンドリカ
ルレンズ５０は、周知のように、単一方向にのみレンズ
として働き、これと直交する他の方向に対してはなにも
作用しないレンズである。

第２図ｆＡｌには、パラボラ型リフレクタ１０Ａを備え
た光源が用いられている場合のシリンドリカルレンズ５
０の作用例が示されている。

光源１２から出力された断面円形の光束は、直接シリン
ドリカルレンズ５０に入射する１図示の配置状態では、
矢印Ｆ１．Ｆ２で示す図面の上下方向にシリンドリカル
レンズ５０がレンズとして作用する。このため、シリン
ドリカルレンズ５０の曲率と、それに対する光学的距離
を適当に選択すると、円形断面の光束を楕円形の断面と
して液晶パネル２０．２４．３０に照射することができ
る。

同図（Ｂ）には、回転楕円体型リフレクタ１０Ｂを備え
た光源が用いられている場合が示されている。この場合
には、光源１２の出力側にコンデンサレンズ５２を配置
し、光源１２から出力されて一度焦点を結びその後拡が
った光をコンデンサレンズ５２に入射させる。そして、
コンデンサレンズ５２で平行光線化された光をシリンド
リカルレンズ５０に入射して、円形の光束断面を楕円の
断面とする。

次に、以上のように構成された第１実施例の作用につい
て説明する。光源１２から放射出力された光は、コール
ドフィルタ１４によって赤外線がカットされた後、シリ
ンドリカルレンズ５０に入射する。シリンドリカルレン
ズ５０では、上述した第２図に示すようなレンズ作用が
奏せられ、集光が行なわれた光が青反射ダイクロイック
ミラー１６に入射し、ここでＢの光が分離される。分離
されたＢの光は、反射ミラー１８によって反射され、Ｂ
の液晶パネル２０に入射する。

ところで、液晶パネル２０の入射画面 ２０Ｆは、通常のテレビジョン画像を再生する場合、第
３図に示すように縦×横が３＝４の比率の長方形となっ
ている。これに対し、照射されるＢの光の断面形状は、
シリンドリカルレンズ５０と液晶パネル２０との光学的
距離、シリンドリカルレンズ５０の曲率を適宜設定する
ことによって、同図に破線５４で示すような略楕円形と
なっている。このため、第７図と比較すれば明らかなよ
うに、無駄が低減されて効果的に光が液晶パネル２０に
入射することとなる。液晶パネル２０には、Ｂの画像信
号が入力されており、これに基づいてＢの画像が形成さ
れる。

同様にして、液晶パネル２４．３０には、断面楕円形の
Ｇ、Ｈの光束が各々入射し、それぞれＧ、Ｒの画像が形
成される。液晶パネル２０゜２４．３０によって各々形
成されたＢ、Ｇ、Ｒの各画像は、色合成用グイクロイッ
クプリズム３２によって合成され、合成されたカラー画
像は、投写レンズ３４によってスクリーン３６に写し出
される。

く第２実施例〉 次に、第４図を参照しながら、本発明の第２実施例につ
いて説明する。上述した第１実施例は、プリズムを用い
てＲ，Ｇ、Ｂの画像合成を行なったが、この第２実施例
は、ミラーを用いて画像合成を行なうものである。

同図において、光源６０の出力側には、コンデンサレン
ズ６２を介してシリンドリカルレンズ６４が配置されて
おり、その出力側に赤反射グイクロイックミラー６６が
配置されている。この赤反射グイクロイックミラー６６
の反射出力側には、ミラー６８を介してＲの液晶パネル
７０が配置されている。

他方、赤反射グイクロイックミラー６６の透過出力側に
は、青反射ダイクロイックミラー７２が配置されている
。この青反射ダイクロイックミラー７２の透過出力側に
は、ミラー７４を介してＧの液晶パネル７６が配置され
ている。また、青反射ダイクロイックミラー７２の反射
出力側には、Ｂの液晶パネル７８が配置されている。各
液晶パネル７０．７６．７８には、各々偏光板が設けら
れている。

次に、液晶パネル７０．７６．７８の各出力側には、青
反射ダイクロイックミラー８０が配置されている。そし
て、この青反射ダイクロイックミラー８０と液晶パネル
７６の各出力側には、緑反射グイクロイックミラー８２
が配置されている。

この緑反射ダイクロイックミラー８２の出力側には、投
写レンズ８４．スクリーン８６が各々順に配置されてい
る。

次に、以上のように構成された第２実施例の作用につい
て説明する。光源６０から出力された光は、コンデンサ
レンズ６２で集光されてシリンドリカルレンズ６４に入
射する。シリンドリカルレンズ６４では、第２図に示し
たようにして断面円形の光束が一方向に集光されて断面
楕円の光束になる。

この光束は、まず、赤反射グイクロイックミラー６６に
入射し、ここでＲの光が反射分離され更にミラー６８で
反射されて液晶パネル７０に入射する。赤反射グイクロ
イックミラー６６を透過した光は、青反射ダイクロイッ
クミラー７２に入射し、ここでＢの光が反射分離されて
液晶パネル７８に入射する。青反射ダイクロイックミラ
ー７２を透過したＧの光は、ミラー７４で反射されて液
晶パネル７６に入射する。

液晶パネル７０．７６．７８では、第３図に示したよう
に光束が入射し、各々Ｒ，Ｂ、Ｇの光画像が生成される
。これらの光画像は、青反射グイクロックミラー８０．
緑反射ダイクロイックミラー８２の作用で合成され、合
成された画像が投写レンズ８４によってスクリーン８６
に投写されることとなる。

この実施例によれば、シリンドリカルレンズ６４と液晶
パネル７０．７６、７′Ｂとの光学的な距離を揃えるこ
とができるので、光学的な設計が容易である。

く他の実施例〉 なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第２図に示した例では、シリンドリカル
レンズ５０の形状を角型としたが、パラボラ型リフレク
タＩＯＡの開口形状、あるいはコンデンサレンズ５２の
形状と同等の大きさを持つ円形の形状としてもよい。

また、光源の光を各液晶パネルや投写レンズに導くライ
トパイプの断面形状についても、シリンドリカルレンズ
から出力される光束の断面形状よりも大きくなっていれ
ば、どのような形状でもよい。

上述したように、現在のテレビジョン画像の大きさ比率
は３：４であるが、ハイビジョンでは、例えば第５図に
示すように９＝１６となっており、−層横長の画面とな
る。液晶パネルがこのような受光面を有している場合に
断面円形の光束を用いると、その損失は一層大きなもの
となる。かかる場合には、本発明は特に有効に作用する
。

その他、上記実施例ではシリンドリカルレンズのみを用
いたが、その他のレンズ素子を組み合わせて所望の光束
断面形状を得るようにしてもよい、Ｒ，Ｇ、Ｂでシリン
ドリカルレンズから各液晶パネルに至る光路長が異なる
場合に、適宜の光束断面修正用の光学素子を用いるよう
にしてもよい。

上記実施例は、本発明をカラー表示のプロジェクタに適
用したものであるが、白黒のものに対しても適用可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかる液晶プロジェクタ
よれば、光源から出力された光束を光学手段によって断
面略楕円の光束に変換することしたので、装置の大型化
を招くことなく、グイクロイックミラーによる色分離を
良好に行なって少ない光損失で投写画像の高輝度化を図
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる液晶プロジェクタの第１実施例
を示す構成図、第２図はシリンドリカルレンズの作用を
示す説明図、第３図は光束断面形状と液晶パネルの受光
面との関係を示す説明図、第４図は本発明の第２実施例
を示す構成図、第５図はハイビジョンにおける光束断面
形状と液晶パネルの受光面との関係を示す説明図、第６
図は液晶プロジェクタの一例を示す構成図、第７図は光
源から出力された光束の断面形状と液晶パネルの受光面
との関係を示す説明図、第８図は従来技術を示す斜視図
、第９図はダイツクロイツクミラーおける光透過率の入
射角依存性を示すグラフである。 １０・・・リフレクタ、１２．６０・・・光源、１６゜
７２．８０・・・青反射グイクロイックミラ−１８，２
６，２Ｂ、６８．７４・・・ミラー、２０゜２４．３０
．７０．７６．７８・・・液晶パネル、２２．８２・・
・緑反射グイクロイ・ンクミラー３２・・・色合成ダイ
クロッイックプリズム、３４゜８４・・・投写レンズ、
３６．８６・・・スクリーン、５０．６４・・・シリン
ドリカルレンズ、５２゜６２・・・コンデンサレンズ、
６６・・・赤反射グイクロイックミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源から出力された光束を用いて液晶パネルで光画像を
   生成する液晶プロジェクタにおいて、前記液晶パネルの
   受光面形状に対応して前記光束の断面形状を略楕円に変
   換するレンズ手段を、前記光源と液晶パネルとの間の光
   路に配置したことを特徴とする液晶プロジェクタ。