JPH09230284A

JPH09230284A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH09230284A
Application number: JP8033995A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Goto; 猛後藤; Tetsuya Hamada; 哲也浜田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、スクリーン上に投写される投写像
を容易に移動させることを課題とする。【解決手段】投写型表示装置２１は、光源２２と、集
光レンズ２３と、集光レンズ２３からの光を所定の画像
のパターンに合わせて透過させる液晶ライトバルブ２４
と、液晶ライトバルブ２４を通過した光をスクリーン２
５に投写する投写レンズ２６とを有する。投写レンズ２
６は、投写レンズ位置調整機構２７により上下方向の位
置を調整される。集光レンズ２３は、任意の屈折率に調
整される液晶レンズにより形成されている。この集光レ
ンズ２３には、調整スイッチ２８の操作量に応じて屈折
率制御回路２９からの電圧が印加されており、集光レン
ズ２３内に封入された液晶分子が印加された電圧の大き
さに応じて電界方向に傾くため、集光レンズ２３内の上
下方向の屈折率がその場所毎に段階的に変化して集光レ
ンズ２３の焦点位置を移動させる。これにより、スクリ
ーン２５上に投写される投写像を容易に移動させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写型表示装置に係
り、特にスクリーンに投写される画像を光軸と直交する
方向に移動させるよう構成された投写型表示装置に関す
る。投写型表示装置においては、投写レンズの光軸がス
クリーン面に対して垂直となるようにした場合、画面全
体でピントが合い、像の歪みが無い最も良好な画像がス
クリーン面に投写される。実際には、投写レンズの光軸
がスクリーン面の垂直方向から若干ずれても画像表示の
劣化は徐々に進むため、ある程度のずれは許容される。

【０００２】しかしながら、投写型表示装置を設置する
際、装置を邪魔にならない場所に設置しようとすると、
スクリーンに対する投写レンズの光軸の方向が大きくず
れることがある。その場合でも、スクリーンに投写され
た画像が台形に歪んだり、周辺部のピントずれが発生し
ないことが望ましい。

【０００３】

【従来の技術】従来の投写型表示装置は、例えば図７に
示されるような全体構成となっている。この投写型表示
装置１は、光源２から出射された白色光がＧＲ反射ダイ
クロイックミラーＤＭ１に至ると、Ｂ光が透過し、Ｇ，
Ｒ光が反射される。Ｇ，Ｒ光は、Ｒ反射ダイクロイック
ミラーＤＭ２に至り、Ｇ光が透過し、Ｒ光が反射され
る。これにより、光源２から出射された白色光は、Ｒ
光、Ｇ光、Ｂ光に分光される。

【０００４】Ｒ光は、Ｒ光専用の液晶ライトバルブ３を
透過し、液晶ライトバルブ３に再生されている映像によ
って空間的に変調される。Ｇ光は、Ｇ光専用の液晶ライ
トバルブ４を透過し、液晶ライトバルブ４に再生されて
いる映像によって空間的に変調される。Ｂ光は、Ｂ光は
全反射ミラーＭ１で反射され、Ｂ光専用の液晶ライトバ
ルブ５を透過し、液晶ライトバルブ５に再生されている
映像によって空間的に変調される。

【０００５】空間的に変調されたＲ光とＢ光とは、Ｒ反
射ダイクロイックミラーＤＭ３によって合成され、ＢＲ
反射ダイクロイックミラーＤＭ４に向かう。空間的に変
調されたＧ光は、全反射ミラーＭ２で反射され、ＢＲ反
射ダイクロイックミラーＤＭ４に向かう。ＢＲ反射ダイ
クロイックミラーＤＭ４の部位において、空間的に変調
されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光が合成される。

【０００６】そして、合成されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、
投写レンズ６を通じてスクリーン７上に投写され、スク
リーン７上に拡大された画像８が表示される。このよう
にして、液晶ライトバルブ３〜５により再生されている
映像によって空間的に変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、
ＢＲ反射ダイクロイックミラーＤＭ４で合成されて投写
レンズ６からスクリーン７上に投写される。

【０００７】各Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光系路は夫々ほぼ同
じ構成であるので、以下一の光系路のみについて説明す
る。図８はＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光系路の中から一の光系
路のみを取り出して示した構成図である。光源２と投写
レンズ６との間には、集光レンズ９と、液晶ライトバル
ブ１０が配設されている。この液晶ライトバルブ１０
は、液晶パネル１１の前後に偏光板１２，１３が配設さ
れた構成となっている。

【０００８】光源２から発光された無偏光で白色光の光
束は、前述したダイクロイックミラー（図７参照のこ
と）によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光束に分解された後、集
光レンズ９によって投写レンズ６の瞳上に焦点を持つ集
光性の光線となり、偏光板１２を経て液晶パネル１１に
入射する。入射側の偏光板１２は無偏光の光束から直線
偏光成分のみを取り出すものである。

【０００９】偏光板１２を通過して直線偏光となった光
線は、液晶パネル１１で画像変調を受け、さらに出射側
の偏光板１３によって画像化された後、投写レンズ６に
より拡大投写される。投写レンズ６から投写された光線
は、スクリーン７上で像を結ぶ。

【００１０】そして、スクリーン７に最も良好な画像を
投写させるには、投写レンズ６の光軸１４がスクリーン
７に対して垂直方向となるように相対位置を設定するこ
とが望ましい。しかしながら、投写型表示装置１を設置
する際、邪魔にならない位置に設置しようとすると、ス
クリーン７に対する投写レンズ６の光軸１４の角度ずれ
が大きくなり、スクリーン７上に投写された投写像の劣
化（台形歪み、周辺部のピントずれ）が発生するという
問題がある。

【００１１】このような問題の対策としては、例えば液
晶パネル１１に表示させる投写元データを電気的に加工
し、上方に投写する場合には上辺が長い台形となるた
め、上辺側のデータを縮小して液晶パネル１１に表示さ
せる方法がある。ところが、この方法では、台形歪みの
みの対策であり、映像情報の一部を捨てているため、文
字等を静止画として表示させる際の表示品位の低下を無
視できず実用的ではない。

【００１２】このような問題を解消するため、従来の投
写型表示装置１では、光源２を上下又は左右方向に移動
させる光源位置調整機構１５と、投写レンズ６を上下又
は左右方向に移動させる投写レンズ位置調整機構１６と
が設けられている。例えばスクリーン７が投写型表示装
置１よりも上方にある場合には、光源位置調整機構１５
により光源２を降下させると共に、投写レンズ位置調整
機構１６により投写レンズ６を上昇させ、投写レンズ６
の中心が光軸１４上に位置するように調整する。これに
より、スクリーン７には投写レンズ６から投写された画
像が映し出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の投写型表示装置１では、光源２
を昇降させる光源位置調整機構１５と投写レンズ６を昇
降させる投写レンズ位置調整機構１６とを筐体内に設け
なければならず、機構が複雑化すると共に、装置全体が
大型化してしまい小型化の妨げとなっていた。

【００１４】しかも、従来の構成では、投写レンズ６の
中心が光軸１４上に位置するように光源２及び投写レン
ズ６を連動させて昇降移動させる必要があり、光源２及
び投写レンズ６の位置を高精度に調整しなければなら
ず、光源２及び投写レンズ６を正確に移動させることが
難しかった。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、集光レンズの屈折率を段階的に変化させることに
より構成の簡略化しうる投写型表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では下記の種々の手段を講じた事を特徴とす
るものである。上記請求項１記載の発明では、光源と、
該光源からの光を集める集光レンズと、該集光レンズか
らの光を所定の画像のパターンに合わせて透過させるラ
イトバルブと、該ライトバルブを通過した光をスクリー
ンに投写する投写レンズとを有する投写型表示装置にお
いて、前記投写レンズを光軸と直交する方向に移動可能
に設け、前記集光レンズを任意の屈折率に調整される液
晶レンズにより形成し、前記液晶レンズより出射した光
の方向が前記投写レンズの移動後の位置に対応するよう
に前記液晶レンズの屈折率を調整することを特徴とする
ものである。

【００１７】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載の投写型表示装置において、前記液晶レンズの
屈折率を上下方向又は左右方向に段階的に変化させるこ
とを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項３記載の発明では、光源と、
該光源からの光を集める集光レンズと、該集光レンズか
らの光を所定の画像のパターンに合わせて透過させるラ
イトバルブと、該ライトバルブを通過した光をスクリー
ンに投写する投写レンズとを有する投写型表示装置にお
いて、前記集光レンズと前記ライトバルブとの間にくさ
び形液晶プリズムを配置したことを特徴とするものであ
る。

【００１９】また、請求項４記載の発明では、前記請求
項３記載の投写型表示装置において、前記くさび形液晶
プリズムは、前記集光レンズからの光を上下方向又は左
右方向に曲げるように屈折率を調整されることを特徴と
するものである。

【００２０】また、請求項５記載の発明では、前記請求
項３記載の投写型表示装置において、前記くさび形液晶
プリズムは、一面側に配設された電極と対向する他面側
に配設された電極との電極間距離と該電極に印加される
電圧とが比例するように前記電圧を制御することを特徴
とするものである。

【００２１】上記した各手段は、下記のように作用す
る。請求項１記載の発明によれば、液晶レンズより出射
した光の方向が投写レンズの移動後の位置に対応するよ
うに液晶レンズの屈折率を調整するため、従来のものよ
りも構成の簡略化を図ることができ、装置を小型化でき
ると共に、液晶レンズの光軸が投写レンズの移動方向に
追従するように液晶レンズの屈折率を調整してスクリー
ン上に投写される画像を任意の位置に移動させることで
きる。また、入射瞳径の小さい投写レンズを使用して
も、集光レンズから出た光をスクリーン上に投写させる
ことができる。

【００２２】また、請求項２記載の発明によれば、液晶
レンズの屈折率を上下方向又は左右方向に段階的に変化
させることにより、スクリーン上に投写される画像を任
意の位置に移動させることでき、投写像の歪みやピント
ずれも防止できる。また、請求項３記載の発明によれ
ば、集光レンズとライトバルブとの間にくさび形液晶プ
リズムを配置したため、上記請求項１と同様な作用、効
果が得られる。

【００２３】また、請求項４記載の発明によれば、くさ
び形液晶プリズムが集光レンズからの光を上下方向又は
左右方向に曲げるように屈折率を調整されるため、ライ
トバルブに入射される光線を任意の位置に移動させるこ
とできる。また、請求項５記載の発明によれば、くさび
形液晶プリズムの一面側に配設された電極と対向する他
面側に配設された電極との電極間距離と電極に印加され
る電圧とが比例するように電圧を制御するため、ライト
バルブに入射される光線を任意の位置に移動させること
できると共に、投写像の歪みやピントずれも防止でき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例について図
面と共に説明する。図１は本発明の第１実施例である投
写型表示装置の一の光系路のみを取り出して示した概略
構成図である。尚、図１において、各Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光
の光系路は夫々ほぼ同じ構成であるので、他の光系路の
説明は省略する。

【００２５】投写型表示装置２１は、大略、光源２２
と、液晶レンズからなる集光レンズ２３と、集光レンズ
２３からの光を所定の画像のパターンに合わせて透過さ
せる液晶ライトバルブ２４と、液晶ライトバルブ２４を
通過した光をスクリーン２５に投写する投写レンズ２６
とを有する。

【００２６】投写レンズ２６は、光軸と直交する上下方
向に移動可能に設けられ、投写レンズ位置調整機構２７
により上下方向の位置を調整される。投写レンズ位置調
整機構２７は、調整スイッチ２８が操作されると、その
操作量に応じて投写レンズ２６を昇降移動させてスクリ
ーン２５上に結像される結像位置を上下方向に移動させ
る。

【００２７】集光レンズ２３は、任意の屈折率に調整さ
れる液晶レンズにより形成されている。この集光レンズ
２３には、調整スイッチ２８の操作量に応じて屈折率制
御回路２９からの電圧が印加されており、後述するよう
に印加電圧に応じて液晶レンズの屈折率が調整される。

【００２８】また、液晶ライトバルブ２４は、液晶パネ
ル３０の前後に偏光板３１，３２が配設された周知の構
成となっている。図２は上記集光レンズ２３及び液晶ラ
イトバルブ２４の構成を拡大して示す構成図である。

【００２９】集光レンズ２３は、透明なガラス（又は合
成樹脂材）により形成された入射側の凸面３３と、出射
側の平面３４とを一体的に接合させ、半球状の凸面３３
と平面３４との間に形成された凸レンズ状の密閉された
空間内に液晶３５が封入されている。本実施例の場合、
上記液晶３５としては、例えば誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であるツイストネマティック液晶（「ＴＮ液
晶」とも呼ばれている）が使用されるものとする。

【００３０】また、凸面３３及び平面３４の内側には、
ネマティック液晶の液晶分子が容易に動けるようにする
ため、ホモジニアス配向処理（細長い液晶分子が平面３
４と平行に並んだ配列となるガラス面の処理方法）が施
されている。さらに、凸面３３の内面には、全面に透明
電極３６が設けられており、平面３４の内面にはストラ
イプ状透明電極３７（３７₁〜３７_n）が設けられてい
る。

【００３１】図３に示すように、ストライプ状透明電極
３７（３７₁〜３７_n）は、所定のピッチ間隔で複数本
配設され、夫々が水平方向に延在する向きに平行に設け
られている。上記のように凸面３３の内面に設けられた
透明電極３６と平面３４の内面に設けられたストライプ
状透明電極３７（３７₁〜３７_n）とは、互いに対向し
ており、中央部分が最も離間している。

【００３２】そして、一方の透明電極３６はアース側に
接続され、他方のストライプ状透明電極３７は、液晶ラ
イトバルブ２４に出射される光の向きを移動させる場
合、屈折率制御回路２９からの電圧が印加される。尚、
液晶ライトバルブ２４は、従来と同様な構成であるの
で、ここではその説明を省略する。

【００３３】ここで、光源２２から発光された無偏光で
白色光の光束は、前述したダイクロイックミラー（図７
参照のこと）によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光束に分解され
た後、集光レンズ２３によって投写レンズ２６の瞳上に
焦点を持つ集光性の光線となり、偏光板３１を経て液晶
パネル３０に入射する。入射側の偏光板３１は無偏光の
光束から直線偏光成分のみを取り出すものである。

【００３４】偏光板３１を通過して直線偏光となった光
線は、液晶パネル３０で画像変調を受け、さらに出射側
の偏光板３２によって画像化された後、投写レンズ２６
により拡大投写される。投写レンズ２６から投写された
光線は、スクリーン２５上で像を結ぶ。

【００３５】投写レンズ２６は、装置設置前の初期状態
では投写レンズ２６の光軸３８が液晶パネル３０の中央
となるように設定されており、投写レンズ２６の光軸３
８がスクリーン２５上に投写される画像の中央となる。
このとき、集光レンズ２３内に設けられたストライプ状
透明電極３７（３７₁〜３７_n）には、電圧が印加され
ておらず、光源２２から出た光は、図２に示すＡ線（実
線で示す）の軌跡をたどり、液晶パネル３０で画像変調
されて投写レンズ２６に入射される。

【００３６】ここで、スクリーン２５上に投写される投
写画像を上方に移動させる場合、調整スイッチ２８の操
作量に応じて投写レンズ位置調整機構２７により投写レ
ンズ２６を上方に移動させると共に、集光レンズ２３の
ストライプ状透明電極３７（３７₁〜３７_n）に調整ス
イッチ２８の操作量に応じた電圧を印加させる。

【００３７】この場合、屈折率制御回路２９は、ストラ
イプ状透明電極３７（３７₁〜３７ _n）への印加電圧を
上部ほど小さい電圧に調整し、下部ほど大きい電圧に調
整する。すなわち、最上部のストライプ状透明電極３７
₁への電圧を最も小さくし、下部へ移るにつれて段階的
に印加電圧を大きくして最下部のストライプ状透明電極
３７_nへの電圧を最も大きくする。

【００３８】さらに、屈折率制御回路２９は、電極間の
離間距離に比例した電圧を印加させる。そのため、上記
のようにストライプ状透明電極３７（３７₁〜３７_n）
への印加電圧は、電極間の離間距離に応じた電圧値を加
算する。すなわち、離間距離の小さい最上部から下部へ
移るにつれて放物線状に印加電圧が増加され、液晶分子
にかかる電界強度を一定にする。

【００３９】このようにストライプ状透明電極３７（３
７₁〜３７_n）に段階的に変化された電圧を印加させる
と、ストライプ状透明電極３７（３７₁〜３７_n）に平
行に配列していた液晶分子が印加された電圧の大きさに
応じて電界方向に傾くため、集光レンズ２３内に充填さ
れた液晶３５の上下方向の各位置における実効的な屈折
率が段階的に変化する。

【００４０】その結果、集光レンズ２３は上部が低屈折
率に調整され、集光レンズ２３の下部が高屈折率に調整
されると共に、集光レンズ２３の上部から下部に至る間
の屈折率が段階的に変化される。これで集光レンズ２３
の焦点位置は、図２においてＢ線（一点鎖線で示す）で
示すように上方に移動する。このように、集光レンズ２
３より出射した光の方向が投写レンズ２６の移動後の位
置に対応するように集光レンズ２３の屈折率を調整する
ため、集光レンズ２３の焦点位置を投写レンズ２６の上
下方向の移動位置に正確に合わすことができると共に、
投写像の劣化（台形歪み、周辺部のピントずれ）が発生
しないようにスクリーン２５上に投写することができ
る。

【００４１】また、スクリーン２５上に投写される投写
画像を下方に移動させる場合は、上記と逆にストライプ
状透明電極３７（３７₁〜３７_n）に印加される電圧を
変化させれば良い。すなわち、ストライプ状透明電極３
７（３７₁〜３７_n）の上部ほど大きい電圧に調整し、
下部ほど小さい電圧に調整する。

【００４２】また、本実施例では、投写レンズ２６の移
動に合わせて光源２２を移動させる必要がないので、光
源２２を移動させる機構が不要となり、その分従来のも
のよりも構成の簡略化が図られている。そのため、投写
型表示装置２１は、従来のものよりも小型化が可能とな
り、設置作業も容易に行える。

【００４３】また、投写レンズ２６を移動させたとき集
光レンズ２３の屈折率変化により集光レンズ２３の平面
３４から出射される光の角度が上方に変化して、集光レ
ンズ２３から出た光が全て投写レンズ２６の入射瞳３９
内に入るように調整される。そのため、入射瞳径の小さ
い投写レンズ２６を使用しても、集光レンズ２３から出
た光をスクリーン２５上に投写させることができるの
で、スクリーン２５上に投写される画像が暗くなること
なくスクリーン２５の中央に投写させることできる。

【００４４】図４は本発明の第２実施例である投写型表
示装置の一の光系路のみを取り出して示した概略構成図
である。尚、図４において、各Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光系
路は夫々ほぼ同じ構成であるので、他の光系路の説明は
省略する。また、上記第１実施例と同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。

【００４５】投写型表示装置４１は、集光レンズ２３の
凸面３３の内面にストライプ状透明電極４２（４２₁〜
４２_n）が設けられている。図５に示すように、透明電
極４２（４２₁〜４２_n）は、所定のピッチ間隔で複数
本配設され、夫々が垂直方向に延在する向きに平行に設
けられている。従って、凸面３３の内面に設けられたス
トライプ状透明電極４２（４２₁〜４２_n）と平面３４
の内面に設けられたストライプ状透明電極３７（３７₁
〜３７_n）とは、互いに対向し、且つ直交する方向に延
在してマトリクス状に配設されている。

【００４６】投写型表示装置４１では、集光レンズ２３
内に水平方向に延在するストライプ状透明電極３７（３
７₁〜３７_n）により上下方向の屈折率が調整され、垂
直方向に延在するストライプ状透明電極４２（４２₁〜
４２_n）により左右方向の屈折率が調整される。そのた
め、スクリーン２５上に投写される投写画像を上下方向
に移動させる場合、上記第１実施例の場合と同様に調整
スイッチ２８の操作量に応じて投写レンズ位置調整機構
２７により投写レンズ２６を上下方向に移動させると共
に、集光レンズ２３のストライプ状透明電極３７（３７
₁〜３７_n）に調整スイッチ２８の操作量に応じて段階
的に変化された電圧を印加させる。

【００４７】また、スクリーン２５上に投写される投写
画像を右方に移動させる場合、屈折率制御回路２９は、
垂直方向に延在するストライプ状透明電極４２（４２₁
〜４２_n）への印加電圧を右側ほど小さい電圧に調整
し、左側ほど大きい電圧に調整する。すなわち、最右側
のストライプ状透明電極４２₁への電圧を最も小さく
し、左側へ移るにつれて段階的に印加電圧を大きくして
最左側のストライプ状透明電極４２_nへの電圧を最も大
きくする。

【００４８】このようにストライプ状透明電極４２（４
２₁〜４２_n）に段階的に変化された電圧を印加させる
と、ストライプ状透明電極４２（４２₁〜４２_n）に平
行に配列していた液晶分子が印加された電圧の大きさに
応じて電界方向に傾くため、集光レンズ２３内に充填さ
れた液晶３５の左右方向の各位置における実効的な屈折
率が段階的に変化する。

【００４９】その結果、集光レンズ２３は右側が低屈折
率に調整され、集光レンズ２３の左側が高屈折率に調整
されると共に、集光レンズ２３の右側から左側に至る間
の屈折率が段階的に変化される。これで集光レンズ２３
の焦点位置は、図４においてＣ線（一点鎖線で示す）で
示すように右方に移動する。そのため、集光レンズ２３
の焦点位置を投写レンズ２６の上下方向及び左右方向の
移動位置に正確に合わすことができると共に、投写像の
劣化（台形歪み、周辺部のピントずれ）が発生しないよ
うにスクリーン２５上に投写することができる。

【００５０】また、スクリーン２５上に投写される投写
画像を左方に移動させる場合は、上記と逆にストライプ
状透明電極４２（４２₁〜４２_n）に印加される電圧を
変化させれば良い。すなわち、ストライプ状透明電極４
２（４２₁〜４２_n）の印加電圧を右側ほど大きい電圧
に調整し、左側ほど小さい電圧に調整する。

【００５１】また、本実施例では、投写レンズ２６の移
動に合わせて光源２２を移動させる必要がないので、光
源２２を上下方向及び左右方向に移動させる機構が不要
となり、その分従来のものよりも構成の簡略化が図られ
ている。そのため、投写型表示装置２１は、従来のもの
よりも小型化が可能となり、設置作業も容易に行える。

【００５２】また、投写レンズ２６を右側に移動させた
とき集光レンズ２３の屈折率変化により集光レンズ２３
の平面３４から出射される光の角度が右側に変化して、
集光レンズ２３から出た光が全て投写レンズ２６の入射
瞳３９内に入るように調整される。そのため、入射瞳径
の小さい投写レンズ２６を使用しても、集光レンズ２３
から出た光をスクリーン２５上に投写させることができ
るので、スクリーン２５上に投写される画像が暗くなる
ことなくスクリーン２５の中央に投写させることでき
る。

【００５３】図６は本発明の第３実施例である投写型表
示装置の一の光系路のみを取り出して示した概略構成図
である。尚、図６において、各Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光系
路は夫々ほぼ同じ構成であるので、他の光系路の説明は
省略する。また、上記第１実施例と同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。

【００５４】投写型表示装置５１は、集光レンズ５２と
液晶ライトバルブ２４との間には、くさび形液晶プリズ
ム５３が設けられている。このくさび形液晶プリズム５
３は、透明なガラス（又は合成樹脂材）により形成され
た入射側の垂直平面５４と、出射側の傾斜平面５５と、
上部スペーサ５６と、下部スペーサ５７とを一体的に接
合させ、且つ両側面が側壁（図示せず）により閉塞され
ている。出射側の傾斜平面５５は、垂直方向に対して角
度θ傾斜している。

【００５５】そして、垂直平面５４と傾斜平面５５との
間に形成されたくさび形空間内にはＴＮ液晶（ツイスト
ネマティック液晶）５８が封入されている。そのため、
垂直平面５４から入射した光は、ＴＮ液晶５８の屈折率
及び傾斜平面５５の傾斜角度θに応じて屈折されて液晶
ライトバルブ２４に出射される。本実施例では、集光レ
ンズ５２と液晶ライトバルブ２４との間に上記くさび形
液晶プリズム５３を挿入させる構成であるので、既存の
構成のものにくさび形液晶プリズム５３を組み込むだけ
でを容易に改造することができる。

【００５６】また、垂直平面５４及び傾斜平面５５の内
側には、ＴＮ液晶分子が容易に動けるようにするため、
ホモジニアス配向処理（細長い液晶分子が垂直平面５４
と平行に並んだ配列となるガラス面の処理方法）が施さ
れている。さらに、入射側の垂直平面５４の内面には、
水平方向に延在するストライプ状透明電極５９（５９ ₁
〜５９_n）が設けられている。また、出射側の傾斜平面
５５の内面には、全面に透明電極６０が設けられてい
る。

【００５７】ストライプ状透明電極５９（５９₁〜５９
_n）は、所定のピッチ間隔で複数本配設され、夫々が水
平方向に延在する向きに平行に設けられている。上記の
ように垂直平面５４の内面に設けられたストライプ状透
明電極５９（５９₁〜５９_n）と、傾斜平面５５の内面
に設けられた透明電極６０とは、上部が最も近接し、下
部が最も離間するように対向しており、下方に移るにつ
れて離間距離が大きくなる。

【００５８】そして、一方の透明電極６０はアース側に
接続され、他方のストライプ状透明電極５９（５９₁〜
５９_n）は、液晶ライトバルブ２４に出射される光の向
きを移動させる場合、屈折率制御回路２９からの電圧が
印加される。ストライプ状透明電極５９（５９₁〜５９
_n）に印加される電圧は、それぞれの場所での液晶分子
にかかる電界強度が一定となるように透明電極６０と各
ストライプ状透明電極５９₁〜５９_nとの離間距離に比
例した電圧値に設定される。

【００５９】投写レンズ２６は、装置設置前の初期状態
では投写レンズ２６の光軸３８が液晶パネル３０の中心
線６１よりも上方に位置するように設定されている。く
さび形液晶プリズム５３は、この状態で集光レンズ５２
を通過した光線を有効に入射瞳３９に導くために設けら
れている。

【００６０】このとき、くさび形液晶プリズム５３内に
設けられたストライプ状透明電極５９（５９₁〜５
９_n）には、電圧が印加されておらず、光源２２から出
た光は、図２に示すＡ線（実線で示す）の軌跡をたど
り、液晶パネル３０で画像変調されて投写レンズ２６に
入射される。

【００６１】ここで、スクリーン２５上に投写される投
写画像を上方に移動させる場合、調整スイッチ２８の操
作量に応じて投写レンズ位置調整機構２７により投写レ
ンズ２６を上方に移動させると共に、くさび形液晶プリ
ズム５３のストライプ状透明電極５９（５９₁〜５
９_n）に調整スイッチ２８の操作量に応じた電圧を印加
させる。

【００６２】この場合、屈折率制御回路２９は、電極間
の離間距離に比例した電圧を印加させるため、離間距離
の小さい上部ほど小さい電圧とし、離間距離の大きい下
部ほど大きい電圧に調整する。すなわち、最上部のスト
ライプ状透明電極５９₁への電圧を最も小さくし、下部
へ移るにつれて段階的に印加電圧を大きくして最下部の
ストライプ状透明電極５９_nへの電圧を最も大きくして
液晶分子にかかる電界強度を一定にする。

【００６３】このようにストライプ状透明電極５９（５
９₁〜５９_n）に段階的に変化された電圧を印加させる
と、ストライプ状透明電極５９（５９₁〜５９_n）に平
行に配列していた液晶分子が印加された電圧の大きさに
応じて電界方向に傾くため、くさび形液晶プリズム５２
内に充填された液晶５８の上下方向の各位置における実
効的な屈折率が段階的に変化する。

【００６４】その結果、くさび形液晶プリズム５３は上
部が低屈折率に調整され、くさび形液晶プリズム５３の
下部が高屈折率に調整されると共に、くさび形液晶プリ
ズム５２の上部から下部に至る間の屈折率が段階的に変
化される。これで集光レンズ５２の焦点位置は、図６に
おいてＢ線（一点鎖線で示す）で示すように上方に移動
する。そのため、集光レンズ５２の焦点位置を投写レン
ズ２６の上下方向の移動位置に正確に合わすことができ
ると共に、投写像の劣化（台形歪み、周辺部のピントず
れ）が発生しないようにスクリーン２５上に投写するこ
とができる。

【００６５】また、スクリーン２５上に投写される投写
画像を下方に移動させる場合は、上記と逆にストライプ
状透明電極５８（５８₁〜５８_n）に印加される電圧を
変化させれば良い。また、本実施例では、投写レンズ２
６の移動に合わせて光源２２を移動させる必要がないの
で、光源２２を移動させる機構が不要となり、その分従
来のものよりも構成の簡略化が図られている。そのた
め、投写型表示装置５１は、従来のものよりも小型化が
可能となり、設置作業も容易に行える。

【００６６】また、投写レンズ２６を移動させたときく
さび形液晶プリズム５３の屈折率変化によりくさび形液
晶プリズム５３から出射される光の角度が上方に変化し
て、集光レンズ５２から出た光が全て投写レンズ２６の
入射瞳３９内に入るように調整される。そのため、入射
瞳径の小さい投写レンズ２６を使用しても、集光レンズ
５２から出た光をスクリーン２５上に投写させることが
できるので、スクリーン２５上に投写される画像が暗く
なることなくスクリーン２５の中央に投写させることで
きる。

【００６７】また、集光レンズ５２から出た光を左右方
向に移動させる場合には、横向きに傾斜したくさび形液
晶プリズムを液晶ライトバルブ２４と集光レンズ５２と
の間に配設する構成とすれば良い。

【００６８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、下記の種々
の効果を実現することができる。請求項１記載の発明に
よれば、液晶レンズより出射した光の方向が投写レンズ
の移動後の位置に対応するように液晶レンズの屈折率を
調整するため、集光レンズの焦点位置を容易に調整する
ことができると共に光源を移動させる機構が不要にな
り、その分従来のものよりも構成の簡略化を図ることが
できる。従って、装置を小型化して設置作業が容易に行
えると共に、入射瞳径の小さい投写レンズを使用して
も、集光レンズから出た光をスクリーン上に投写させる
ことができ、スクリーン上に投写される画像が暗くなる
ことなくスクリーンの中央に投写させることできる。

【００６９】また、請求項２記載の発明によれば、液晶
レンズの屈折率を上下方向又は左右方向に段階的に変化
させることにより、スクリーン上に投写される画像を任
意の位置に移動させることでき、投写像の歪みやピント
ずれも防止できる。また、請求項３記載の発明によれ
ば、集光レンズとライトバルブとの間にくさび形液晶プ
リズムを配置したため、既存のものを容易に改造するこ
とができると共に上記請求項１と同様な作用、効果が得
られる。

【００７０】また、請求項４記載の発明によれば、くさ
び形液晶プリズムが集光レンズからの光を上下方向又は
左右方向に曲げるように屈折率を調整されるため、ライ
トバルブに入射される光線を任意の位置に移動させるこ
とできる。また、請求項５記載の発明によれば、くさび
形液晶プリズムの一面側に配設された電極と対向する他
面側に配設された電極との電極間距離と電極に印加され
る電圧とが比例するように電圧を制御するため、液晶分
子にかかる電界強度を一定にしてくさび形液晶プリズム
の屈折率を安定的に調整することができる。また、ライ
トバルブに入射される光線を任意の位置に移動させるこ
とできると共に、投写像の歪みやピントずれも防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である投写型表示装置の一
の光系路のみを取り出して示した概略構成図である。

【図２】集光レンズ及び液晶ライトバルブの構成を拡大
して示す構成図である。

【図３】水平方向のストライプ状透明電極の配列を示す
集光レンズの正面図である。

【図４】本発明の第２実施例である投写型表示装置の一
の光系路のみを取り出して示した概略構成図である。

【図５】水平方向と垂直方向のストライプ状透明電極が
マトリクス状に配列された状態を示す集光レンズの正面
図である。

【図６】本発明の第３実施例である投写型表示装置の一
の光系路のみを取り出して示した概略構成図である。

【図７】従来の投写型表示装置の全体構成を示す図であ
る。

【図８】従来の投写型表示装置の一の光系路のみを取り
出して示した概略構成図である。

【符号の説明】

２１，４１，５１投写型表示装置２２光源２３集光レンズ２４液晶ライトバルブ２５スクリーン２６投写レンズ２７投写レンズ位置調整機構２８調整スイッチ２９屈折率制御回路３０液晶パネル３１，３２偏光板３３凸面３４平面３５，５８液晶３６，６０透明電極３７，４２，５９ストライプ状透明電極５３くさび形液晶プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光を集める集光レ
ンズと、該集光レンズからの光を所定の画像のパターン
に合わせて透過させるライトバルブと、該ライトバルブ
を通過した光をスクリーンに投写する投写レンズとを有
する投写型表示装置において、前記投写レンズを光軸と直交する方向に移動可能に設
け、前記集光レンズを任意の屈折率に調整される液晶レンズ
により形成し、前記液晶レンズより出射した光の方向が前記投写レンズ
の移動後の位置に対応するように前記液晶レンズの屈折
率を調整することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】前記請求項１記載の投写型表示装置にお
いて、前記液晶レンズの屈折率を上下方向又は左右方向に段階
的に変化させることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】光源と、該光源からの光を集める集光レ
ンズと、該集光レンズからの光を所定の画像のパターン
に合わせて透過させるライトバルブと、該ライトバルブ
を通過した光をスクリーンに投写する投写レンズとを有
する投写型表示装置において、前記集光レンズと前記ライトバルブとの間にくさび形液
晶プリズムを配置したことを特徴とする投写型表示装
置。
【請求項４】前記請求項３記載の投写型表示装置にお
いて、前記くさび形液晶プリズムは、前記集光レンズからの光
を上下方向又は左右方向に曲げるように屈折率を調整さ
れることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】前記請求項３記載の投写型表示装置にお
いて、前記くさび形液晶プリズムは、一面側に配設された電極
と対向する他面側に配設された電極との電極間距離と該
電極に印加される電圧とが比例するように前記電圧を制
御することを特徴とする投写型表示装置。