JPH0436745A

JPH0436745A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH0436745A
Application number: JP2143147A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 孝明田中; Yoshito Miyatake; 義人宮武
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-06

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ライトバルブ上に形成される画像を照明光で照
射し、投写レンズによりスクリーン上に投写する投写型
表示装置に関するものである。

従来の技術大画面の画像を得るために、光源からの光を映像信号に
応じた光学像を形成する小型のライトバルブに照射し、
その光学像をスクリーン上に投写拡大する方法が知られ
ている。この種の投写型表示装置は、投写画像の解像度
がライトバルブの解像度でほぼ決定され、光源の発光光
束を大きくすれば光出力が大きくなるので、高解像度の
ライトバルブを用いればその表示面積が小さくても高解
像度で光出力の大きい投写型表示装置を実現することが
できる。また、最近では、ライトバルブに液晶を用いる
方式が注目されている（例えば、５ＩＤ８６ダイジエス
ト第３７５ページ）。

ライトバルブに液晶パネルを用いた従来の投写型表示装
置について説明する。

第８図はライトバルブとして液晶パネルを用いた従来の
投写型表示装置の構成の一例を示すものである。

ランプ１と、ランプ１から放射される白色光を略平行光
に変換する放物面鏡２とから構成される光源３からの光
は、紫外線・熱線カットフィルタ４を通過後、青反射の
ダイクロイックミラー５、緑反射のダイクロイックミラ
ー６、赤反射のダイクロインクミラー７から構成される
色分離光学手段８により、青、緑、赤の色光に分離され
る。青緑、赤の色光はフィールドレンズ９を通過後、そ
れぞれアクティブマトリックス方式の液晶パネル１０Ｂ
、ＩＯＧ、ＩＯＲに入射する。液晶パネルｌ０Ｂ１０Ｇ
、　ＩＯＲには映像信号に応じて光学像が形成される。

液晶パネルＩＯＢ、ＩＯＣ，ＩＯＲからそれぞれ出力さ
れた青、緑、赤の各色光は、光軸が平行に配置された３
本の投写レンズＩＩＢ、　ＩＩＧ、　１１．Ｒによりス
クリーン１２上に拡大投写される。各色光の画像は液晶
パネルの位置と傾きを微動させてスクリーン１２上で合
成する。

発明が解決しようとする課題第８図において、照明光の照度分布は光軸に垂直な面上
では、光軸上からの距離に応じて急激に減衰する性質を
有する。このため、投写画像の中心部と周辺部の明るさ
の差が大きくなる。また、光源からライトバルブ面（液
晶パネルＩＯＢ、　ＩＯＣ。

１０Ｒ）までの光路長が違う場合には各ライトバルブ面
上の照度分布が変化し、投写画像の明るさ。

色むらを生じるという課題を有する。さらに、３本の投
写レンズを用いる方式では、各投写レンズの光軸が平行
に配置されているため、投写レンズのｃｏｓ’　θの法
則により、投写画像の青、緑。

赤の照度比がスクリーン上の場所によって変化し、明る
さ１色むらを生じるという課題を有している。

本発明は上記課題に鑑み、投写画像の明るさ色むらの少
ない投写型表示装置を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明の投写型表示装置は
、光源と、前記光源からの白色光を青。

緑、赤の色成分の光に分離する色分離光学手段と、前記
色分離光学手段からの出射光を受け映像信号に応じた光
学像が形成される３枚のライトバルブと、スクリーンと
、前記ライトバルブからの出射光を受け前記光学像をス
クリーン上に投写する３本の投写レンズと、透過率の分
布を持つ光減衰手段とを備えたものである。

また、本発明の投写型表示装置は、光源と、光源からの
白色光を青、緑、赤の色成分の光に分離する色分離光学
手段と、前記色分離光学手段からの出射光を受け映像信
号に応じた光学像が形成される３枚のライトバルブと、
前記ライトバルブから出射する青、緑、赤の色成分の光
を合成する色合成光学手段と、前記ライトバルブからの
出射光を受け前記光学像をスクリーン上に投写する投写
レンズと、透過率の分布を持つ光減衰手段とを備えたも
のである。

作用本発明は上記した構成によって、透過率の分布を持つ光
減衰手段を備えることにより、ライトバルブ上に照射さ
れる照明光の照度分布を均一にする。また、光源から３
枚のライトバルブ面までの光路長の違いや３本の投写レ
ンズの光軸位置の違いによって生ずるスクリーン上の場
所による青。

緑、赤の照度比の変化を画面全体に均一にすることがで
き、明るさ２色むらを低減できる。

実施例以下本発明の投写型表示装置の第１の実施例について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本実施例における投写型表示装置の構成を示し
たものであり、ライトバルブとして液晶パネルを用いて
いる。第１図において、２０はランプ、２１は放物面鏡
、２２はランプ２０と放物面鏡２１から構成される光源
２２．２３は紫外線・熱線カットフィルタ、２４．３２
．３３は膜厚分布型ＮＤフィルタ、２５は青反射のダイ
クロイックミラー、２６は緑反射のダイクロイックミラ
ー、２７は赤反射のダイクロイックミラー、２８はダイ
クロイックミラー２５．２６゜２７から構成される色分
離光学手段、２９Ｂ、　２９Ｇ。

２９Ｒはフィールドレンズ、３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒは
液晶パネル、３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは投写レンズ、３
４はスクリーンである。

メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンラン
プ等のランプ２０から放射される光は放物面鏡２１によ
り、略平行光に変換される。光源２２からの略平行光は
、紫外線・熱線カットフィルタ２３により、前面に紫外
線・熱線が伝導しないようにされた後、膜厚分布型ＮＤ
フィルタ２４により均一な照明光とされ、色分離光学手
段２８に入射する。

色分離光学手段２８は、まず、青反射のダイクロイック
ミラー２５により青成分を反射し、赤、緑成分を透過さ
せる。次に、ダイクロイックミラー２５を透過した光は
、緑反射のダイクロイックミラー２６に入射し、緑成分
のみを反射し、赤成分を透過させる。最後に赤成分を赤
反射のダイクロイックミラー２７によって反射させ、不
要な色成分を透過させる。色分離光学手段２８によって
分離された青。

緑、赤の各色光は、フィールドレンズ２９Ｂ、２９Ｇ。

２９Ｒを通過後、同一平面上に配置した透過型の３つの
液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒに入射する。フィー
ルドレンズ２９Ｂ、２９Ｇ、２９Ｒは液晶パネル３０Ｂ
、３０Ｇ、３０Ｒの周辺部を透過する光を投写レンズ３
１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒに入射させるためのもので、平面
側を液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒに向けた平凸レ
ンズである。液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒはアク
ティブマトリックス方式であって、映像信号に応じて透
過率の変化として光学像が形成される。

液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒで形成された光学像
は、光軸を互いに平行に配置した３本の投写レンズ３１
Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒにより、スクリーン３４上に拡大投
写され、青、緑、赤の投写画像はスクリーン３４上で合
成される。

投写レンズ３１Ｂ、３１Ｒから射出した光は、膜厚分布
型ＮＤフィルタ３２．３３によって透過率が制御され、
スクリーン３４上に拡大投写される。

スクリーン３４上で３つの液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ。

３０Ｒで形成される画像を合成するために、３つの液晶
パネル３０Ｂ、３０Ｃ；、３０Ｒの中央部以外の２枚の
液晶パネル３０Ｂ、３０Ｒを投写レンズ３１Ｂ、　３１
Ｒの光軸に対して平面上の位置と傾きを微動させて、青
、緑、赤の投写画像をスクリーン３４上で重ね合せてい
る。

照明光の照度分布はランプ２０の配光特性、ランプ２０
の発光部と放物面鏡２１の位置関係、ランプ２０の発光
部形状により決定され、光軸に垂直な面上での照度は光
軸上からの距離に応じて急激に減衰する性質を有し、投
写画像の中心と周辺の明るさの差が大きくなる。このた
め、光源２２と色分解光学手段２８の間に、第２図のよ
うに光軸からの距離に応じて透過率が高くなる膜厚分布
型ＮＤフィルタ２４を配置して、液晶パネル面上の中心
部と周辺部の照度を均一にする。なお、第２図の横軸は
光源からの有効光束の光軸からの最大距離で規格化して
いる。この膜厚分布型ＮＤフィルタ２４はガラス基板上
にインコーネルを蒸着しその膜厚により光吸収濃度を制
御し透過率を変化させる。

結像光学系ではスクリーン３４上の照度Ｅは投写レンズ
の開口効率をＫ、投写レンズの画角をθとすると、Ｅ＝に−Ｅｏ　　−ｃｏｓ’　　θ で表わされる。ここで、Ｅｏは投写レンズ光軸上のスク
リーン３４上の照度である。したがって、スクリーン３
４上の照度は画角θが大きくなる程低下する。第３図に
、第１図のＸ方向から見た場合のスクリーン３４上の投
写画像の照度分布を示す。ここで、照度はスクリーン上
の最大照度で規格化し、３本の投写レンズ３１Ｂ、３１
Ｇ、３１Ｒには同一波長の光が入射した場合を示してい
る。同図において、実線は投写レンズ３１Ｇ、−点鎖線
は投写レンズ３１Ｂ、二点鎖線は投写レンズ３１Ｒの照
度分布を示し、横軸はスクリーン中心からスクリーン有
効表示領域の水平方向最大距離で規格化している。

したがって、スクリーン３４上の照度分布は青緑、赤で
異なり、合成画像の青、緑、赤の照度比が場所によって
変化する。スクリーン中心上で白バランスを調整した場
合、中央部に対してスクリーンに向かって左部では青色
成分が相対的に強く画像の色温度が高くなる。スクリー
ン右部では赤色成分が相対的に強く画像の色温度が低下
する。

また、青、緑、赤の液晶パネル面上で照明光の照度分布
が異なる場合においても、投写画像に色むらを生じる。

この青、緑、赤の照度比を画面全体に均一にするため、
青、赤の投写レンズ３１Ｂ、３１Ｒから射出する光を膜
厚分布型ＮＤフィルタ３２．３３により制御する。膜厚
分布型ＮＤフィルタ３２．３３の透過率の分布は、投写
レンズのｃｏｓ’　θ法則や照明光による照度不均一性
を補正するように設定し、第４図に膜厚分布型ＮＤフィ
ルタ３２．３３の透過率特性図を示す。第４図において
、−点鎖線が膜厚分布型ＮＤフィルタ３２の特性図、実
線が膜厚分布型ＮＤフィルタ３３の特性図である。ここ
で、横軸の光軸からの距離は、第３図のスクリーン水平
方向距離に対応する膜厚分布型ＮＤフィルタ３２．３３
上の距離であり、その最大距離で規格化している。

この膜厚分布型ＮＤフィルタ３２．３３は、投写レンズ
３１Ｂ、３１Ｒとスクリーン３４の間で投写Ｔ／ンズ３
１Ｂ、３１Ｒの前玉レンズ近傍に配置する。これは、前
玉レンズ近傍が結像への影響が小さい場所であることと
、膜厚分布型ＮＤフィルタ３２．３３が投写レンズ３１
と同程度に小型にできるためである。第５図に膜厚分布
型ＮＤフィルタによる色むら補正効果を表わす色度図を
示す。（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後のスクリーン３
４上の白色投写画像の色度分布である。第５図から膜厚
分布型ＮＤフィルタ３２．３３により色むらが良好に補
正されていることがわかる。

投写レンズ３１Ｂ、３１Ｒから射出する光を減衰する手
段として偏光板を用いてもよい。投写レンズから射出す
る光は直線偏光であるので、偏光板によっても光の透過
率が制御できる。偏光板は投写レンズから射出する光を
部分的に減衰させるように配置する。この場合、部分的
に偏向板を配置するため、透過率が離散的な変化となる
が、結像への影響が小さい場所であればその影響は小さ
い。

同様に、第５図に示した膜厚分布型ＮＤフィルタの透過
率特性についても離散的であってもよい。

以下本発明の第２の実施例にってい図面を参照しながら
説明する。第６図に本発明の第２の実施例における投写
型表示装置の構成を示す。第６図において、光源２２１
色分離光学手段２８．フィールドレンズ２９Ｂ、２９Ｇ
、２９Ｒ，液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒ１投写レ
ンズ３１Ｂ、３１Ｃ；、３１Ｒ、スクリーン３４は第１
図と同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。

本実施例において第１図と異なるのは、色分解光学手段
２８と液晶パネル３０Ｂ。

３０Ｇ、３０Ｒの間の光路に、膜厚分布型ｈ＋　Ｄフィ
ルタ３５．３６．３７を配置している点である。

膜厚分布型ＮＤフィルタ３５．３６．３７は、照明光の
照度分布と、投写レンズ３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒによる
投写画像の青、緑、赤の照度比の変化を画面全体に均一
にし、さらに、液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ。

３０Ｒに入射する各色光の白バランスを確保するような
透過率の分布を持つ。このように構成することにより、
液晶パネルへ入射する各色光の白バランスが確保される
ため、液晶パネル上の光損失が最小となり、液晶パネル
の信頼性が向上する。また、投写画像の中心部と周辺部
の明るさや投写画像の青、緑、赤の照度比が画面全体に
均一となり、明るさ１色むらが低減される。

以下本発明の投写型表示装置の第３の実施例について図
面を参照しながら説明する。第７図は本発明の投写型表
示装置の構成を示したものである。

光源２２、色分離光学手段２８、フィールドレンズ２９
Ｂ、２９Ｇ、２９Ｒ１液晶パネル３０Ｂ、３０Ｃ；、３
０Ｒ。

膜厚分布型ＮＤフィルタ２４は第１の実施例と同様であ
る。４０は色合成手段であるダイクロイックプリズム、
４１は投写レンズ、４３．４４はミラーである。

光源２２からの略平行光は紫外線・熱線カットフィルタ
２３により紫外線・熱線をカットされ、膜厚分布型ＮＤ
フィルタ２４により均一な照明光とされた後、色分離光
学手段２８により青、緑、赤の色光に分離される。青、
緑、赤の各色光は液晶パネル３０Ｂ、３００．３ＯＲに
入射し、液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒには映像信
号に応じた透過率の変化として光学像が形成される。液
晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ。

３０Ｒからの出射光は、ダイクロイックプリズム４０で
ある色合成光学手段により各色光が合成された後、投写
レンズ４１により拡大投写される。

光源２２から液晶パネル３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒまでの
距離は青、緑の色光では同一であるが、赤の色光だけ異
なる。このため、青、緑の液晶パネル３０Ｇ。

３０Ｂと液晶パネル３０Ｒ上の照明光の照度分布が変化
し、合成投写画像に色むらを生じる。各液晶パネル面上
の照度分布を同一にするように、膜厚分布型ＮＤフィル
タ４２により赤成分の光の透過率を抑制する。したがっ
て、投写画像の中心部と周辺部の明るさや投写画像の青
、緑、赤の照度比が画面全体に均一となり、明るさ２色
むらが低減される。

なお、上記第１．第２および第３の実施例においては、
ライトバルブに液晶パネルを用いた例を示したが、電気
光学効果など複屈折性、旋光性の変化として映像信号に
応じた光学像を形成するライトバルブを用いても同様の
効果が得られる。

発明の効果以上のように本発明によれば、透過率の分布を持つ光減
衰手段を備えたているために、青、緑。

赤の液晶パネル面上の照明光の照度分布や投写画像の青
、緑、赤の照度比を画面全体に均一にし、明るさ１色む
らを低減でき、工業上天なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における投写型表示装置
の構成図、第２図、第４図は本発明の第１の実施例に係
る膜厚分布型ＮＤフィルタの透過率特性図、第３図は本
発明の第１の実施例に係る投写画像の照度分布図、第５
図は本発明の第１の実施例に係る色むら補正効果を示す
白色投写画像の色度図、第６図は本発明の第２の実施例
における投写型表示装置の構成図、第７図は本発明の第
３の実施例における投写型表示装置の構成図、第８図は
従来の投写型表示装置の構成図である。２０・・・・・・ランプ、２１・・・・・・放物面鏡、
２２・・・・・・光源、２３・・・・・・紫外線・熱線
カットフィルタ、２４．３２．３３゜３５、３６．３７
．４２・・・・・・膜厚分布型ＮＤフィルタ、２５・・
・・・・青反射のダイクロイックミラー、２６・・・・
・・緑反射のダイクロイックミラー、２７・・・・・・
赤反射のダイクロイックミラー、２８・・・・・・色分
離光学手段、２９Ｂ。２９Ｇ、２９Ｒ・・・・・・フィールドレンズ、３０Ｂ
、　３０Ｃ；。３０Ｒ・・・・・・液晶パネル、３１Ｂ、３１Ｇ、３１
Ｒ，４１・・・・・・投写レンズ、３４・・・・・・ス
クリーン、４０・・・・・・ダイクロイックプリズム、
４３．４４・・・・・・ミラー第２図１．０先軸からの距曽第図スクリン中ｌじからの水ｑＬ１５旬距１第図１．０Ｏ先軸からの距離

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源と、前記光源からの白色光を青、緑、赤の色
成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分離光学
手段からの出射光を受け映像信号に応じた光学像が形成
される３枚のライトバルブと、スクリーンと、前記ライ
トバルブからの出射光を受け前記光学像をスクリーン上
に投写する３本の投写レンズと、透過率の分布を持つ光
減衰手段とを備えた投写型表示装置。
（２）投写レンズとスクリーンの間に光減衰手段を備え
た請求項（１）記載の投写型表示装置。
（３）光源と色分離光学手段の間に光減衰手段を備えた
請求項（１）記載の投写型表示装置。
（４）色分離光学手段とライトバルブの間に光減衰手段
を備えた請求項（１）記載の投写型表示装置。
（５）光減衰手段が膜厚分布型ＮＤフィルタである請求
項（１）乃至請求項（４）のいずれかに記載の投写型表
示装置。
（６）光減衰手段が偏光板である請求項（１）乃至請求
項（４）のいずれかに記載の投写型表示装置。
（７）光源と、前記光源からの白色光を青、緑、赤の色
成分の光に分離する色分離光学手段と、前記色分離光学
手段からの出射光を受け映像信号に応じた光学像が形成
される３枚のライトバルブと、前記ライトバルブから出
射される青、緑、赤の色成分の光を合成する色合成光学
手段と、前記ライトバルブからの出射光を受け前記光学
像をスクリーン上に投写する投写レンズと、透過率の分
布を持つ光減衰手段とを備えた投写型表示装置。
（８）光源と色分離光学手段の間に光減衰手段を備えた
請求項（７）記載の投写型表示装置。
（９）色分離光学手段とライトバルブの間に光減衰手段
を備えた請求項（７）記載の投写型表示装置。
（１０）光減衰手段が膜厚分布型ＮＤフィルタである請
求項（７）乃至請求項（９）のいずれかに記載の投写型
表示装置。