JPH046542A

JPH046542A - 投写型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置

Info

Publication number: JPH046542A
Application number: JP2108418A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Miyatake; 義人宮武
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-10

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に形成された光学像に光を照射し
、光学像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写す
る投写型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置
に関するものである。

従来の技術大画面映像を得るために、ライトバルブに映像信号に応
じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し、光学像
を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が
従来よりよく知られている。

最近では、ライトバルブとして赤用、縫用、青用の３枚
の液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目されている
（例えば、ＳＩＤ　８６　　ダイジェスト、Ｐ、　３７
５）。さらに、スクリーンを透過型とし、すべての光学
系をキャビネット内に収納するリア方式で、セット全体
を非常にコンパクトにした投写型表示装置が提案されて
いる（テレビジョン学会技術報告、ＣＥ’８９−１７、
Ｐ、５５．１９８９年１０月）。

このリア方式投写型表示装置の光学系の基本構成の従来
例を第６図に示す。光源１は、ランプ、集光レンズ、凹
面鏡、熱線吸収フィルタで構成され、３原色の各色成分
を含む平行に近い光を出射する。光源１から出た光は、
平行に配置された青反射ダイクロイックミラー２、緑反
射ダイクロイックミラー３、赤反射ダイクロイックミラ
ー４により、光源１の光軸５と直角方向に青、緑、赤の
色光が取り出される。各色光はそれぞれ液晶パネル６、
．７．８を透過した後に投写レンズ９．１０１１に入射
する。液晶パネル６．７．８には映像信号に応じた光学
像が形成され、これらの光学像は対応する投写レンズ９
．１０．１１によりスクリーン上に拡大投写される。

第６図に示したような投写型表示装置は、光源を強くす
れば光出力が大きくなり、液晶パネルの画素数を増やせ
ば投写画像の解像度が向上するので、高解像度の液晶パ
ネルと強力なランプを用いれば高解像度で光出力の大き
い投写型表示装置を実現できる。そのために、液晶パネ
ルを小型にしても明るさと解像度を両立させることがで
きる。

液晶パネルが小型になれば、投写レンズなどの光学部品
も小型になるので、ランプから投写レンズまでの光学系
からなる投写器が小型になり、リア方式の場合にはセッ
トも非常にコンパクトになる。

発明が解決しようとする課題第６図に示した構成では、光源１から各液晶パネル６．
７．８までの光路長が赤、緑、青の各色光により異なる
。一般に、光源１から出る光は光路が長くな−ると光が
拡がり、その分液具パネル上の照度が低下するので、緑
の光は青の光に比べて光利用効率が低く、さらに赤の光
は緑の光に比べて光利用効率が低い。投写画像の白バラ
ンスを考えると、例えば青、緑の光路に減衰フィルタを
挿入して、最適な赤、緑、青の照度比を確保する必要が
ある。そのため、第６図に示した構成では装置全体の光
利用効率が低く、光出力が小さいという課題がある。

また、光源１に凹面鏡を用い、光源１の光出力を大きく
することが考えられるが、凹面鏡を用いる場合はランプ
発光体の像を液晶パネルの近傍に形成するのが一般的で
あり、凹面鏡から液晶パネルまでの光路長が所定の距離
からずれるに従って液晶パネル６．７．８上の照度分布
が大きく変化する。第６図に示した構成の場合、光源１
から各液晶パネル６．７．８までの光路長が３色とも異
なるので、投写画像の照度分布が３色で異なり、投写画
像の色の均一性を確保するのが困難となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光源から各
液晶パネルまでの光路長を３色とも同一とし、これによ
り投写画像が高輝度で、しかも色の均一性が良好な投写
型表示装置および該装置に用いる色分解光学装置を提供
することを目的としている。

課題を解決するための手段本発明の色分解光学装置は、第１のダイクロイックミラ
ーと、前記第１のダイクロイックミラーの透過光が入射
する第２のダイクロイックミラーと、４つの平面ミラー
とを備え、前記第２のダイクロイックミラーの透過光は
前記第１の平面ミラーに入射し、前記第１のダイクロイ
ックミラーの反射光は前記第２の平面ミラーで反射され
て出射し、前記第２のダイクロイックミラーの反射光は
前記第３の平面ミラーで反射されて出射し、前記第１の
平面ミラーの反射光は前記第４の平面ミラーで反射され
て出射し、３つの出射光の色は互いに異なり、前記第１
のダイクロイックミラーから中央の出射光軸に垂直な任
意の平面までの光路長が３つの色光で略同一となるよう
にしたものである。

また、本発明の投写型表示装置は、３原色の各色成分を
含む光を出射する光源と、前記光源から出る光を３原色
に分解する色分解手段と、３つのライトバルブと、３本
の投写レンズとを備え、前記色分解手段は上記の色分解
光学装置であり、前記３つのライトバルブの各光学像は
略同一平面上にあり、前記光源から出る光は前記色分解
手段により３つの原色光に分解され、前記各原色光は対
応する前記ライトバルブに入射し、前記ライトバルブ上
に形成された光学像が前記投写レンズによりスクリーン
上に拡大投写されるようにしたものである。

本発明の他の投写型表示装置は、３原色の各色成分を含
む光を出射する光源と、第１のダイクロイックミラーと
、前記第１のダイクロイックミラーの透過光が入射する
第２のダイクロイックミラーと、４つの平面ミラーと、
３つのライトバルブと、３本の投写レンズとを備え、前
記光源から出る光は前記第１および第２のダイクロイッ
クミラーにより３つの原色光に分解され、前記第２のダ
イクロイックミラーの透過光は前記第１の平面ミラーに
入射し、前記第１のダイクロイックミラーの反射光は前
記第２の平面ミラーに入射し、前記第２のダイクロイッ
クミラーの反射光は前記第３の平面ミラーに入射し、前
記第１の平面ミラーの反射光は前記第４の平面ミラーに
入射し、前記第２、第３および第４の平面ミラーの反射
光は対応する前記各ライトバルブに入射し、前記各ライ
トバルブ上に形成された光学像が前記投写レンズにより
スクリーン上に拡大投写されるようにしたものであって
、前記３つのライトバルブの各光学像は略同一平面上に
あり、前記光源から前記ライトバルブまでの各色の光路
長を投写画像の色むらが最も少なくなるようにしたもの
である。

作用上記構成によれば、色分解光学装置の各色の光路にいず
れも２つの光反射手段を用い、２つの光反射手段の間の
光路長を調整できるようにしているので、光源からライ
トバルブまでの光路長を３色とも同一゛にすることがで
きる。この結果、光利用効率とライトバルブ上の照度分
布を３色とも同一とすることができ、投写画像を高輝度
とし、色の均一性を良好にすることができる。

また、上記構成によれば、２つの光反射手段の間の光路
長を調整することにより光源からライトバルブまでの光
路長をずらすことができ、これによりライトバルブ上の
照度分布を変化させることができるので、ライトバルブ
上の照度分布を３色とも同一とすることができる。

実施例本発明の実施例について、添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の投写型表示装置の一実施例の構成を示
すもので、２１は光源、２５は青反射グイクロイックミ
ラー、２６は緑反射ダイクロイックミラ、２７．２８．
２９．３０は平面ミラー、３８．３９．４０は液晶パネ
ル、４１．４２．４３は投写レンズである。

光源２１は、第２図に示すように、ランプ２２、凹面鏡
２３、干渉フィルタ２４で構成され、ランプ２２は３原
色の各色成分を含む光を反射する。ランプ２２から出る
光は凹面鏡２３で反射されて平行に近い光に変換され、
干渉フィルタ２４で赤外線と紫外線を除去されて出射し
、色分解光学系に入射する。

色分解光学系は、青反射ダイクロイックミラー２５、緑
反射グイクロインクミラー２６．４枚の平面ミラー２７
．２Ｂ、　２９．３０で構成される。入射光軸３１上に
、光源２１側から順に青反射ダイクロイックミラー２５
、緑反射ダイクロイックミラー２６、平面ミラー２７が
配置されている。光源２１から出る光が色分解光学系に
入射すると、２枚のダイクロイックミラー２５．２６と
平面ミラー２７により青、緑赤の色光が横方向に折り曲
げられて取り出され、各色光はそれぞれ対応する平面ミ
ラー２８．２９．３０で反射されて色分解光学系を出射
する。各色の出射光軸３２、３３．３４は、同一平面上
にあり、互いに平行であり、いずれも入射光軸３１とね
じれの直角である。

色分解光学系を出射した３つの色光は、対応する平面ミ
ラー３５．３６．３７で反射され、液晶パネル３８、３
９．４０を透過し、投写レンズ４１．４２．４３に入射
する。液晶パネル３８．３９．４０は映像信号に応じて
透過率の変化として光学像を形成し、各色の光学像は投
写レンズ４１．４２．４３によりスクリーン上に拡大投
写される。３枚の液晶パネル３Ｂ、　３９．４０に形成
される光学像は、同一寸法であり、同一平面上にある。

投写レンズ４１．４２．４３の光軸４４．４５゜４６は
互いに平行であり、液晶パネル３Ｂ、　３９．４０の光
学像とスクリーンとは光軸４４．４５．４６と垂直であ
る。また、投写レンズ４１．４２．４３の歪曲収差は非
常に小さく、色収差も非常に小さい。そのため、スクリ
ーン上で各色の投写画像の大きさは同一となる。

第１図に示した構成では、色分解光学系の入射光軸３１
から分岐した後の各色光の光路に配置されている平面ミ
ラー２Ｂ、　２９．３０が光源２１から各液晶パネル３
Ｂ、　３９．４０までの光路長を調整できる自由度を有
するので、光源２１から液晶パネル３８．３９゜４０ま
での光路長を３色とも等しくすることができる。この結
果、光利用効率と液晶パネル３Ｂ、　３９゜４０上の照
度分布が３色ともほぼ同一となるので、投写画像を高輝
度とし、色の均一性を良好にすることができる。また、
光源２１に凹面鏡を用いる場合、前述のように、光源２
１から液晶パネル３８．３９゜４０までの光路長を所定
の距離にする必要があるが、第１図に示した構成ではそ
れを実現でき、その結果、投写画像の色の均一性を良好
にすることができる。

なお、光源２１から液晶パネル３８．３９．４０までの
光路長を３色とも等しくしても、投写画像に色むらを発
生することがある。これは、ランプ発光体の色むらが大
きい場合に発生するが、この場合には、光源２１から各
液晶パネル３Ｂ、　３９．４０までの光路長を適当にず
らし、最も色むらが少なくなるようにするとよい。

第１図に示した色分解光学系は複雑な構造に見えるが、
３つの出射光軸３１．３３．３４を互いに平行にするか
、両端の出射光軸３２．３４を中央の出射光軸３３を中
心にして対称にすれば、色分解光学系に用いる部品が比
較的単純な構造となる。

第１図に示した光学系と、透過型スクリーンを１つのキ
ャビネットに収納した場合の構成を第３図に示す。キャ
ビネット４７の前面上部に透過型のスクリーン４８を配
置し、下部後方に光源２１から投写レンズ４１．４２．
４３までの光学系からなる投写器４９を配管し、下部前
側と上部にそれぞれ第１ミラー５０と第２ミラー５１で
配置している。投写器４９の３本の投写レンズ４１．４
２．４３から出射した光は第１ミラー５０、第２ミラー
５１により光路を折り曲げられてスクリーン４８に到達
する。

セットをコンパクトにするには、投写レンズ４１゜４２
、４３からスクリーン４８の中心までの光路長（投写器
＃）を短くすることと、投写器４９をコンパクトにする
ことが必要である。投写距離を短くするには、投写レン
ズ４１．４２．４３を広角レンズとすればよい。投写器
４９をコンパクトにするには、第１図に示したように、
平面ミラー３５．３６．３７により途中の光路を折り曲
げ、入射光軸３１が投写レンズ４Ｌ　４２．４３の上方
にくるように構成し、色分解光学系の３つの出射光軸３
２．３３．３４を互いに平行にし、有効光束が遮蔽され
ない範囲で各光学部品を近接させるとよい。こうすると
、キャビネット４７の下部後方に無駄な空間をつくらず
に投写器４９を配置することができ、キャビネット４７
も非常にコンパクトになる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１図に示した構成で、平面ミラー３５．３６．３７を
液晶パネル３Ｂ、　３９．４０と投写レンズ４１．４２
．４３の間に配置し、第４図に示すような構成とするこ
とができる。また、平面ミラー３５．３６．３７を投写
レンズの内部に配置し、第５図に示すような構成とする
こともできる。第５図に示した各投写レンズは、主レン
ズ５２．５３．５４と、液晶パネル３８．３９゜４０の
直後に配置されるレンズ５５．５６．５７と、間に配置
される平面ミラー５Ｂ、　５９．６０で構成される。

第４図および第５図に示した構成は、第３図に示した場
合と同様に、キャビネット４７の下部後方に無駄な空間
をつくらずに配置することができ、キャビネット４７も
コンパクトになる。

第１図、第４図および第５図に示した構成で、平面ミラ
ー２８を青反射グイクロイックミラーとすれば、液晶パ
ネル３８に入射する青の光の色純度が良くなり、平面ミ
ラー２９を緑反射ダイクロイ・ツクミラーとすれば、液
晶パネル３９に入射する緑の光の色純度が良くなる。ま
た、平面ミラー２７．３０の一方を赤反射グイクロイッ
クミラーとすれば、液晶パネル４０に入射する赤の光の
色純度が良くなる。

このように所定の波長帯の反射率が他の波長帯の反射率
より高い平面ミラーを用いることにより、不要な波長帯
の成分が除去されるので、いずれの場合も投写画像の色
再現範囲を広くすることができる。

第１図、第４図および第５図に示した構成で、液晶パネ
ル３８．３９．４０の直前にフィールドレンズとして正
レンズを配置し、液晶パネル３８．３９．４０の周辺部
に入射する光線が投写レンズ４１．４２．４３の瞳に集
中させると投写画像の周辺部を明るくすることができる
。

本発明の色分解光学装置は、第１図、第４図および第５
図に示した構成のままで、投写器とスクリーンを分離し
た方式の投写型表示装置に応用することができる。また
、投写器の奥行が長くなっても構わなければ、第１図に
示した構成で平面ミラー３５．３６．３７を省いてもよ
い。

以上の実施例では、色分解光学系の出射光の色を光源２
１側から順に青、緑、赤としたが、色の順序に特に制限
はされない。しいて言うなら、スクリーンの配光特性が
原因で投写画像を見る角度を変えた場合の色度わりが目
立つ場合には、中央の色を緑にするのがよい。また、ラ
イトバルブとして液晶パネルを用いた例を示したが、電
気光学結晶など映像信号に応じて光学特性の変化として
光学像を形成できるものならライトバルブとして用いる
ことができる。

発明の効果以上に説明したように本発明によれば、色分解手段が光
源から各ライトバルブまでの光路長を調整できる自由度
を有するので、この光路長を青。

緑、赤の３色とも同一とすることにより、あるいはこの
光路長を３色の間でずらすことにより、ライトバルブ上
の照度分布を３色で揃えることができ、これＣごより、
投写画像の輝度と色の均一性を向上させることができ、
工業上天なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投写型表示装置の構成を示す斜視図、
第２図は光源の構成を示す概略構成図、第３図はキャビ
ネット内の構成を示す断面図、第４図および第５図は本
発明の他の実施例の構成を示す斜視図、第６図は従来の
投写型表示装置の光学系の基本構成を示す概略構成図で
ある。２１・・・・・・光源、２５．２６・−・・・・グイク
ロイックミラー２７、２８．２９．３０・・・・・・平
面ミラー、３８．３９．４０・・・・・・液晶パネル、
４１．４２．４３・・・・・・投写レンズ。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名纂図第図撃１．ダ乙４３　　ＮＩＬンス第図第図第図篤図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイ
クロイックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイ
ックミラーと、４つの平面ミラーとを備え、前記第２の
ダイクロイックミラーの透過光は前記第１の平面ミラー
に入射し、前記第１のダイクロイックミラーの反射光は
前記第２の平面ミラーで反射されて出射し、前記第２の
ダイクロイックミラーの反射光は前記第３の平面ミラー
で反射されて出射し、前記第１の平面ミラーの反射光は
前記第４の平面ミラーで反射されて出射し、３つの出射
光の色は互いに異なり、前記第１のダイクロイックミラ
ーから中央の出射光軸に垂直な任意の平面までの光路長
が３つの色光で略同一となるようにした色分解光学装置
。
（２）３つの出射光軸は略同一平面にある請求項（１）
記載の色分解光学装置。
（３）第２または第３の平面ミラーは、所定の波長帯の
反射率が他の波長帯の反射率より高い請求項（１）記載
の色分解光学装置。
（４）第２または第３の平面ミラーはダイクロイックミ
ラーである請求項（３）記載の色分解光学装置。
（５）第１または第４の平面ミラーは、所定の波長帯の
反射率が他の波長帯の反射率より高い請求項（１）記載
の色分解光学装置。
（６）第１または第４の平面ミラーはダイクロイックミ
ラーである請求項（５）記載の色分解光学装置。
（７）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、前
記光源から出る光を３原色に分解する色分解手段と、３
つのライトバルブと、３本の投写レンズとを備え、前記
色分解手段は請求項（１）から請求項（６）のいずれか
に記載の色分解光学装置で構成され、前記３つのライト
バルブの各光学像は略同一平面上にあり、前記光源から
出る光は前記色分解手段により３つの原色光に分解され
、前記各原色光は対応する前記ライトバルブに入射し、
前記ライトバルブ上に形成された光学像が前記投写レン
ズによりスクリーン上に拡大投写されるようにした投写
型表示装置。
（８）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、前
記光源から出る光を３原色に分解する色分解手段と、３
つのライトバルブと、３本の投写レンズと、透過型のス
クリーンと、キャビネットとを備え、前記色分解手段は
請求項（１）から請求項（６）のいずれかに記載の色分
解光学装置で構成され、前記３つのライトバルブの各光
学像は略同一平面上にあり、前記光源から出る光は前記
色分解手段により３つの原色光に分解され、前記各原色
光は対応する前記ライトバルブに入射し、前記ライトバ
ルブ上に形成された光学像が前記投写レンズにより前記
スクリーン上に拡大投写されるようにしたものであって
、前記光源から前記スクリーンまでの光学系を前記キャ
ビネット内に収納した投写型表示装置。
（９）色分解手段と各ライトバルブとの間にそれぞれ平
面ミラーを配置した請求項（７）または請求項（８）記
載の投写型表示装置。
（１０）各ライトバルブと投写レンズとの間にそれぞれ
平面ミラーを配置した請求項（７）または請求項（８）
記載の投写型表示装置。
（１１）投写レンズは平面ミラーを内蔵したものである
請求項（７）または請求項（８）記載の投写型表示装置
。
（１２）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、
第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイ
ックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイックミ
ラーと、４つの平面ミラーと、３つのライトバルブと、
３本の投写レンズとを備え、前記光源から出る光は前記
第１および第２のダイクロイックミラーにより３つの原
色光に分解され、前記第２のダイクロイックミラーの透
過光は前記第１の平面ミラーに入射し、前記第１のダイ
クロイックミラーの反射光は前記第２の平面ミラーに入
射し、前記第２のダイクロイックミラーの反射光は前記
第３の平面ミラーに入射し、前記第１の平面ミラーの反
射光は前記第４の平面ミラーに入射し、前記第２、第３
および第４の平面ミラーの反射光は対応する前記各ライ
トバルブに入射し、前記各ライトバルブ上に形成された
光学像が前記投写レンズによりスクリーン上に拡大投写
されるようにしたものであって、前記３つのライトバル
ブの各光学像は略同一平面上にあり、前記光源から前記
ライトバルブまでの各色の光路長を投写画像の色むらが
最も少なくなるようにした投写型表示装置。
（１３）第２、第３および第４の平面ミラーの出射光軸
が略同一平面にある請求項（１２）記載の投写型表示装
置。
（１４）３原色の各色成分を含む光を出射する光源と、
第１のダイクロイックミラーと、前記第１のダイクロイ
ックミラーの透過光が入射する第２のダイクロイックミ
ラーと、４つの平面ミラーと、３つのライトバルブと、
３本の投写レンズと、透過型のスクリーンと、キャビネ
ットと備え、前記光源から出る光は前記第１および第２
のダイクロイックミラーにより３つの原色光に分解され
、前記第２のダイクロイックミラーの透過光は前記第１
の平面ミラーに入射し、前記第１のダイクロイックミラ
ーの反射光は前記第２の平面ミラーに入射し、前記第２
のダイクロイックミラーの反射光は前記第３の平面ミラ
ーに入射し、前記第１の平面ミラーの反射光は前記第４
の平面ミラーに入射し、前記第２、第３および第４の平
面ミラーの反射光は対応する前記各ライトバルブに入射
し、前記各ライトバルブ上に形成された光学像が前記投
写レンズにより前記スクリーン上に拡大投写されるよう
にしたものであって、前記３つのライトバルブの各光学
像は略同一平面上にあり、前記光源から前記ライトバル
ブまでの各色の光路長を投写画像の色むらが最も少なく
なるようにし、前記光源から前記スクリーンまでの光学
系を前記キャビネット内に収納した投写型表示装置。
（１５）第２、第３および第４の平面ミラーの出射光軸
は略同一平面にある請求項（１４）記載の投写型表示装
置。
（１６）第２、第３および第４の平面ミラーと対応する
各ライトバルブとの間にそれぞれ平面ミラーを配置した
請求項（１２）から請求項（１５）のいずれかに記載の
投写型表示装置。
（１７）各ライトバルブと対応する各投写レンズとの間
にそれぞれ平面ミラーを配置した請求項（１２）から請
求項（１５）のいずれかに記載の投写型表示装置。
（１８）投写レンズは平面ミラーを内蔵したものである
請求項（１２）から請求項（１５）のいずれかに記載の
投写型表示装置。