JPH06242397A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の照明光源を用いることにより、スクリ
ーンに投写される映像の高輝度化を達成するとともに、
スクリーン上の映像に光のむらを発生させることのない
投写型表示装置を提供する。 【構成】 各照明光源21，22からの照明光を集光光学系
31，32により、対応する反射手段27，28の反射面上に集
光させ、この反射手段27，28によりそれぞれ集光レンズ
系33に反射させる。各反射面上の照明光の集光位置は、
互いに接近しており、かつ、集光レンズ系33の物点の近
くに設定してあるため、各照明光は互いに重なり合った
状態で集光レンズ系33に入射され、平行光となる。集光
レンズ系33を通って光強度変調手段14に入力される照明
光は複数の照明光源21，22からの照明光が重なり合った
光度の高いものとなり、投影光学系16によりスクリーン
上に投写される映像の輝度を高くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高輝度のスクリーン映
像を得るために複数の照明光源を用いた投写型表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置は、周知のように、液晶
表示パネル等をライトバルブとし、照明光源からの照明
光をこのライトバルブにより光強度変調して所定の画像
を得た後、この画像を投影光学系によりスクリーン上に
投写させるもので、大画面が得られることから各種の表
示装置として広く用いられるようになってきている。

【０００３】そして、このような投写型表示装置では、
スクリーン上に投写される映像の輝度を高くすることが
大きな課題であり、複数光源を用いて高輝度化を図って
いる。

【０００４】一方、たとえば特開昭６０−２９１６号公
報に記載の単光源単板式の投写型表示装置も知られてい
る。この特開昭６０−２９１６号公報記載の構成は、図
５に示すように、照明光源11から生じる照明光をパラボ
ラ型のリフレクタ12により平行光とした後、赤外線およ
び紫外線をカットするフィルタ13を通してライトバルブ
などの液晶表示パネル14に入射させている。そして、こ
の液晶表示パネル14により光源からの照明光を光強度変
調し、所定の画像を得た後、この画像を集光レンズ15お
よび投影光学系16を介してスクリーン17上に投写させて
いる。

【０００５】しかしながら、この特開昭６０−２９１６
号公報に記載の構造のものは、単光源であるために十分
な光強度が得られず、スクリーン17上に投写された画像
が明るさに欠けるという問題を有している。

【０００６】そこで、たとえば図４で示す特願平４−１
５５１８９号公報に記載されているような、複数の照明
光源21，22を用いた複数光源単板式のものが提案されて
いる。

【０００７】この複数光源単板式の表示装置は、複数の
照明光源21，22を対向させて配置しており、これら各照
明光源21，22からの照明光を、対応するパラボラ型のリ
フレクタ23，24により平行光にしている。そして、この
平行光は赤外線（ＩＲ）および紫外線（ＵＶ）をカット
するフィルタ25，26を経た後、それぞれ対応する反射手
段27，28により液晶表示パネル14に向って反射される。
この場合、一方の照明光源21からの照明光は液晶表示パ
ネル14のパネル面の半分を照射し、他方の照明光源22か
らの照明光は同液晶表示パネル14のパネル面の残りの半
分を照射するように構成されている。さらに、これらの
照明光は液晶表示パネル14により光強度変調され、所定
の画像に変調された後、集光レンズ15および投影光学系
16を介してスクリーン17上に投写される。

【０００８】このように構成すると、照明光源が複数で
あるため、照明光源１つ当りの光量が同じであれば、図
５で示した単光源型の構成に比べ、液晶表示パネル14に
入射される光量は２倍になるので、スクリーン17上には
高輝度の映像が映し出される。このため、高輝度化は達
成されるが、照明光源21，22の明るさが同等でない場
合、スクリーン17に投写される映像の明るさが不均一と
なり、明るさのむらが生じてしまう。

【０００９】なお、各照明光源の明るさが完全に同等と
なるように管理すればこのようなむらは生じないが、実
際上このような管理は困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記特願
平４−１５５１８９号公報に記載の従来の複数の照明光
源を用いた投写型表示装置では、各照明光源の明るさの
ばらつきにより、スクリーンに映し出される映像に明る
さのむらが生じてしまうという問題を有している。

【００１１】本発明の目的は、複数の照明光源を用いる
ことにより、スクリーンに投写される映像の高輝度化を
達成するとともに、スクリーン上の映像に光のむらを発
生させることのない投写型表示装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による投写型表示
装置は、複数の照明光源と、これら各照明光源毎に設け
られ、互いに接近して結像点位置が設定され、対応する
照明光源からの光を前記結像点位置にそれぞれ集光させ
る集光光学系と、これら集光光学系の前記各結像点位置
近くに物点を有する集光レンズ系と、前記各集光光学系
により前記結像点位置に集光された前記各照明光源から
光を互いに平行に前記集光レンズ系に向けて反射させる
反射手段と、前記集光レンズ系の結像点位置に入射瞳が
位置し、前記各照明光源からの光を投影面上に投影させ
る投影光学系と、この投影光学系と前記反射手段との間
に配置され前記各照明光源からの照明光の光強度を変調
して所定の画像を得る光強度変調手段とを備えたもので
ある。

【００１３】

【作用】本発明は、各照明光源からの照明光をそれぞれ
集光光学系により反射手段の反射面上に集光させ、この
反射手段により集光レンズ系に反射させている。ここ
で、各反射面上における照明光の集光位置は、互いに接
近しており、かつ、集光レンズ系の物点の近くに設定し
てあるため、反射手段から集光レンズ系に反射される各
照明光は互いに重なり合わされ照度に高い照明光とな
る。したがって、この照度の高い照明光を光強度変調手
段に入力しその光強度を変調するとともに集光レンズ系
を通して、投影光学系からスクリーン上に投影すること
により、輝度の高い映像を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の投写型表示装置の一実施例を
図面を参照して説明する。なお、図４および図５に対応
する部分には、同一符号を付して説明する。

【００１５】まず、図１に示す複数光源単板式の実施例
を説明する。この図１に示す実施例も、図４で示した構
成と同様に、複数の照明光源21，22を有し、これら照明
光源21，22を向い合わせに配置している。そして、これ
ら各照明光源21，22は、楕円形状の集光光学系としての
リフレクタ31，32をそれぞれ有している。すなわち、図
４で示したパラボラ型リフレクタ23，24による反射光は
平行光束となるが、楕円形状のリフレクタ31，32は、こ
のリフレクタ31，32の曲率によって定まる結像点31f ，
32f を有し、これら結像点31f ，32f に対向して対応す
る照明光源21，22からの照明光を集光させる。

【００１６】また、各照明光源21，22毎に反射手段27，
28を設け、対応する照明光源21，22からの照明光を集光
レンズ系33に向けて反射させている。そして、各反射手
段27，28は、上述のように、対応する照明光源21，22か
らの照明光を反射させるが、対応するリフレクタ31，32
の結像点31f ，32f が、集光レンズ系33の入射光軸33a
にできるだけ近い反射面上に位置するように、すなわ
ち、各結像点が互いに接近した位置関係となるように、
位置設定している。

【００１７】このように位置設定すると、各リフレクタ
31，32の結像点31f ，32f 、すなわち、反射手段27，28
における反射点が互いに接近するので、反射手段27，28
による反射光は互いに重ね合わされて拡散する。

【００１８】また、集光レンズ系33は、反射手段27，28
による反射光を平行光とするために、各リフレクタ31，
32の各結像点31f ，32f の近くに物点が位置する集光レ
ンズ33L と、この集光レンズ33L による平行光を結像さ
せるための集光レンズ15とから構成される。

【００１９】そして、集光レンズ15の射出側には、この
集光レンズ15の結像点位置の近くに入射瞳が位置する投
影光学系16と、投影面としてのスクリーン17とが配置さ
れている。

【００２０】すなわち、集光レンズ系33は、投影光学系
16の入射瞳と各リフレクタ31，32の結像点位置とが互い
に共役となるように配置される。

【００２１】なお、集光レンズ33L と集光レンズ15との
間には、図４に示す投写型表示装置と同様に、赤外線
（ＩＲ）および紫外線（ＵＶ）をカットするフィルタ1
3、光強度変調手段としてのたとえば液晶表示パネル14
が配置されている。

【００２２】また、上記構成において、各照明光源21，
22により照射された照明光は、対応するリフレクタ31，
32により、対応する反射手段27，28の反射面上に集光さ
れる。そして、この反射手段27，28により反射される
が、各反射点が互いに接近しているので、反射光は互い
に重ね合わされ、拡散する。この重ね合わされて拡散状
態となった反射光は、集光レンズ33L に入射され、ほぼ
平行な光束に収束され、図示左側に出射される。

【００２３】集光レンズ33L を経て平行光となった白色
光は、フィルタ13により赤外線および紫外線がカットさ
れて可視光線のみが透過され、光強度変調手段として用
いられる液晶表示パネル14に入射される。そして、別途
加えられる画像信号に基づき光強度変調され、所定の投
影画像となる。この投影画像は、集光レンズ15により集
光され、投影光学系16によりスクリーン17上に投写され
る。

【００２４】このように、液晶表示パネル14に入射され
る光は、複数の照明光源21，22からの照明光が重ね合わ
された光度の高いものであり、スクリーン17上に投写さ
れる映像の輝度を高くすることができる。

【００２５】次に、図２を参照して複数光源の３板式の
実施例を説明する。この実施例では、複数の照明光源2
1，22からフィルタ13までの構成は、図１で示した構成
と同様である。

【００２６】この図２に示す実施例は、カラー画像を得
るべく液晶表示パネル14としてそれぞれ入射側にコンデ
ンサレンズを取付けている赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）用の３枚の液晶表示パネル14R ，14G ，14B を用
いた、いわわゆる３板式のものである。

【００２７】ここで、複数の照明光源21，22からの照明
光は集光光学系により反射手段27，28の反射面上に集光
され、互いに重ね合わされた状態で集光レンズ33L の入
射側に反射される。そして、この集光レンズ33L により
平行光となった後、フィルタ13により赤外線および紫外
線がカットされ可視光線のみが透過される。また、フィ
ルタ13を透過した光の光路中には、光分離手段としての
２枚のダイクロイックミラー42，43が順次配設されてい
る。さらに、ダイクロイックミラー42は、たとえば青色
の光を反射し緑および赤色の光を透過させるものとし、
また、ダイクロイックミラー43は、たとえば緑色の光を
反射し赤色の光を透過させるものとする。

【００２８】そして、ダイクロイックミラー42により反
射された青色の光は、反射ミラー44により全反射された
後、光路中に設けられた集光レンズ15B および青色用液
晶表示パネル14B を通過し、この液晶表示パネル14B に
加わっている画像信号に基づいて光強度変調され、さら
に、光合成用の２枚のダイクロイックミラー46，47を通
過する。また、光合成用ダイクロイックミラー46は、た
とえば緑色の光を反射し青色の光は透過させるものと
し、さらに、光合成用ダイクロイックミラー47は、たと
えば赤色の光を反射し青色および緑色の光は透過させ
る。

【００２９】また、光分離用ダイクロイックミラー43に
より反射された緑色の光は、その光路中に設けられた集
光レンズ15G および緑色用液晶表示パネル14G を通過
し、この液晶表示パネル14G に加わっている画像信号に
基づいて光強度変調され、光合成用ダイクロイックミラ
ー46によって反射された後、後続の光合成用ダイクロイ
ックミラー47を通過する。

【００３０】さらに、光分離用ダイクロイックミラー43
を透過した赤色の光は、その光路中に設けられた集光レ
ンズ15R および赤色用液晶表示パネル14R を通過し、こ
の液晶表示パネル14R に加わっている画像信号に基づい
て光強度変調され、反射ミラー50により全反射された
後、光合成用ダイクロイックミラー47により反射され、
光合成用ダイクロイックミラー46からの緑色および青色
の光と合成される。

【００３１】そして、このようにして合成された光は、
投影光学系16によりスクリーン17上に、カラー映像とし
て投写される。

【００３２】このように、３板式のものでは、光源装置
からの光を分離して３枚の液晶表示パネル14R ，14G ，
14B にそれぞれ透過させるため、光源装置としては高光
度のものが望まれる。上述の実施例では、複数の照明光
源21，22からフィルタ13までの部分を光源装置としてい
るので、複数の照明光源21，22の照明光が重ね合わされ
ることとなり、３板式に適した充分に高光度の光源装置
として構成することができる。

【００３３】次に、複数光源単板式の実施例を図３を参
照して説明する。

【００３４】この実施例は、図１で示した複数光源単板
式のものに対し、リフレクタ31，32の構成のみが異なっ
ており、他の部分は同様である。すなわち、図１におけ
るリフレクタ31，32は、楕円形状のみであるのに対し、
図３の実施例のリフレクタ31，32は、パラボラ型で、集
光レンズ31b ，32b と組合わせたものである。これは、
パラボラ型のリフレクタ31a ，32a では、対応する照明
光源21，22からの光が平行光になり、集光しないためで
ある。このため、集光レンズ31b ，32b を設けて、平行
光を対応する反射手段27，28の反射面上に設定した結像
点位置に集光させている。もちろん、各リフレクタ31，
32の結像点である反射点は、後段に位置する集光レンズ
系33の入射光軸33a にできるだけ近い反射面上に位置す
るように、言い換えると各結像点が互いに接近した位置
関係となるように、位置設定する。

【００３５】このように構成しても、各照明光源21，22
により照射された照明光は、対応するリフレクタ31，32
により、対応する反射手段27，28の反射面上に集光さ
れ、互いに重ね合わされた状態で反射される。そして、
この重ね合わされ拡散状態となった反射光は、集光レン
ズ系33により平行な光束に収束され、フィルタ13により
可視光線のみとなった後、液晶表示パネル14により光強
度変調され、所定の投影画像となり、集光レンズ15およ
び投影光学系16によりスクリーン17上に投写される。

【００３６】この場合も、液晶表示パネル14に入射され
る光は、複数の照明光源21，22からの照明光が重ね合わ
された光度の高いものであり、スクリーン17上に投写さ
れる映像の輝度を高くすることができる。

【００３７】なお、上記の実施例に示される反射手段
は、照明光源の数に対応した数が備えられているが、照
明光源の数に対応した面数の角錐の外側面を反射面とし
て使用すれば、反射手段を一部材とすることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の投写型表示装置によれば、複数
の照明光源を用い、これら照明光源からの光を重ね合わ
せて光強度変調手段に供給し、この光強度変調手段によ
り得られる画像をスクリーンに投写させるようにしたた
め、光強度変調手段に入力される照明光は複数の光源か
らの照明光が重なり合った照度の高いものとなるので、
スクリーン上の映像に光のむらを生じることはなく、高
輝度化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型表示装置の一実施例を示す構成
図である。

【図２】同上他の実施例を示す構成図である。

【図３】同上さらに他の実施例を示す構成図である。

【図４】従来例の複数光源単板式の投写型表示装置を示
す構成図である。

【図５】同上単光源単板式を示す構成図である。

【符号の説明】

14 光強度変調手段としての液晶表示パネル 16 投影光学系 17 投影面としてのスクリーン 21，22 照明光源 27，28 反射手段 31，32 集光光学系としてのリフレクタ 33 集光レンズ系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の照明光源と、 これら各照明光源毎に設けられ、互いに接近して結像点
   位置が設定され、対応する照明光源からの光を前記結像
   点位置にそれぞれ集光させる集光光学系と、 これら集光光学系の前記各結像点位置近くに物点を有す
   る集光レンズ系と、 前記各集光光学系により前記結像点位置に集光された前
   記各照明光源から光を互いに平行に前記集光レンズ系に
   向けて反射させる反射手段と、 前記集光レンズ系の結像点位置に入射瞳が位置し、前記
   各照明光源からの光を投影面上に投影させる投影光学系
   と、 この投影光学系と前記反射手段との間に配置され前記各
   照明光源からの照明光の光強度を変調して所定の画像を
   得る光強度変調手段とを備えたことを特徴とする投写型
   表示装置。