JP2001013581A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で垂直方向と水平方向の双方に対し
て適切な投射レンズ有効角の制限を行えるようにする。 【解決手段】液晶パネル１４の画素から出射された光束
は、フィールドレンズ１６および投射レンズ１７を介し
て、スクリーンに投射される。前記投射レンズ１７の光
路上には、光束を通過させる開口部１９の大きさを垂直
方向又は水平方向に制御可能とし前記液晶パネル１４が
出射する複数の色の光束の絞りを行う開口絞り１８が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投射対象に映像光を
投射して映像表示を行う液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単板式の液晶プロジェクタとして
は、液晶パネルの画素の一つ一つに赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルターの１つを重ねて、この
３つで１つの画素の色を表わすことにより、フルカラー
の画面表示を行うものが一般に普及しているが、このよ
うな液晶プロジェクタでは、カラーフィルタにより光源
からの光束が吸収されるため、エネルギーロスが多く、
さらに、カラーフィルタから発生する熱を放熱するた
め、大きな冷却構造を設けなければならなかった。

【０００３】このことに対応して、近年ではＭＣＳ（Mi
crolens Color Splitter）方式の液晶プロジェクタが実
用化されている。

【０００４】図４はこのような従来のＭＣＳ方式の液晶
プロジェクタの内部構造の要部を示す平面図である。

【０００５】図４において、液晶プロジェクタの筐体内
には、図示しない光源と、Ｂ，Ｒ及びＧ反射ダイクロイ
ックミラー８１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇと、図示しない入射
側偏光板と、マイクロレンズ板８２と、液晶パネル８３
と、図示しない出射側偏光板と、投射レンズ８４とが設
けられている。

【０００６】Ｂ，Ｒ及びＧ反射ダイクロイックミラー８
１Ｂ，８１Ｒ，８１Ｇは、光源からの略平行光に対して
それぞれ異なる角度で配置されており、光源からの略平
行光をＢ，Ｒ，Ｇの光束に分離し、入射側偏光板を介し
て偏光し、それぞれ左斜め、中央、右斜め側からマイク
ロレンズ板８２に入射させる。マイクロレンズ板８２
は、複数のレンズ面に入射するＲ，Ｇ，Ｂの光束をそれ
ぞれ液晶パネル８３の複数の画素セットのＲ，Ｇ，Ｂの
画素に個別に集光し入射させる。液晶パネル８３はその
画素に入射した光束を光変調して出射する。液晶パネル
８３の画素から出射された光束は、出射側偏光板を介し
て投射レンズ８４によりスクリーンに投射される。

【０００７】図５は図４のマイクロレンズ板８２と液晶
パネル８３を示す拡大図である。

【０００８】図５において、図４のＢ，Ｒ及びＧ反射ダ
イクロイックミラー８１Ｂ，８１Ｒ，８１ＧからのＢ，
Ｒ，Ｇの光束は、入射側偏光板を介してそれぞれ異なる
方向からマイクロレンズ板８２のレンズ面８６に入射し
て集光され、液晶パネル８３のＢ，Ｒ，Ｇに対応する画
素に入射させる。液晶パネル８３のＢ，Ｒ，Ｇの画素に
入射した光はそれぞれ液晶パネル８３に供給される映像
信号に基づいて変調され、図示しない出射側偏光板を介
して出射され、投射レンズ８４を介してスクリーンに投
射される。この場合、隣り合うダイクロイックミラー８
１からの各色の光束の成す角度（図５ではＢ及びＲ色反
射ダイクロイックミラー８１Ｂ，８１ＲからのＢ及びＲ
の光束の成す角度）が照明有効角θ0 となっている。

【０００９】このような従来の液晶プロジェクタによれ
ば、液晶パネルのカラーフィルターによる光のロスは無
いが照明有効角θ0 を小さくする必要がある。これは、
照明有効角が大きいと各色の光が対応する開口部の隣の
開口部まで入射してしまい混色という現象が発生し色純
度やコントラストが悪化するためである。

【００１０】照明有効角θ0 を小さくするためには光路
長を長くするか、開口絞り等を設けて投射レンズ有効角
の制限を行うしかなく高効率の光学システムが必要とな
っている。

【００１１】一般的に適切な照明有効角θ0 は、液晶パ
ネルの開口形状とマイクロレンズ板のレンズ形状により
決まっている。ここで、単板液晶プロジェクタに用いら
れる液晶パネルの画素は、垂直に対し水平をＲＧＢの３
色に分割しているため開口形状が縦長の長方形となって
いる。このため、絞りにより投射レンズ有効角の制限を
行う場合は混色を発生させやすい水平方向の照明有効角
θ0 に合わせて設定している。

【００１２】一方、液晶パネルは見る角度でコントラス
トが大きく変化する。

【００１３】図６はこのような液晶パネルの視野角特性
を示すグラフであり、縦軸にコントラストを示し、横軸
に液晶パネルを見る角度を示している。

【００１４】図６において、液晶パネルのコントラスト
は、液晶パネルを見る角度が＋２度付近で最大であり、
＋２度から離れることで大きく低下する。

【００１５】このように、液晶パネルのコントラスト性
能においては、液晶パネルに角度依存性があり、液晶プ
ロジェクタで液晶本来のコントラスト性能を発揮するた
めには角度依存性を考慮した設計が必要となる。このこ
とに対応して投射レンズをシフト可能にすることによ
り、投射映像のコントラストを最大にする方法もある
が、この場合、この場合の構造が複雑になりコストが大
きく増大するとともに、重量の増加や大型化の問題があ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のＭＣＳ
方式の液晶プロジェクタでは、開口絞りの形状が円形で
あるため、この絞りによる投射レンズ有効角の制限は垂
直方向とで水平方向で差がなく、投射レンズ有効角の制
限が不足しているため、投射映像の色純度及びコントラ
ストが低下していた。さらに、液晶パネルのコントラス
ト性能においては、液晶パネルに角度依存性があり、液
晶プロジェクタで液晶本来のコントラスト性能を発揮す
るために、投射レンズをシフト可能にすると、構造が複
雑になりコストが大きく増大するとともに重量の増加や
大型化の問題が発生する。

【００１７】そこで本発明は簡単な構造で垂直方向と水
平方向の双方に対して適切な投射レンズ有効角の制限を
行える液晶プロジェクタの提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶プロジェク
タは、光源からの照明光をそれぞれ異なる複数の色の光
束に分光し、それぞれ複数の色の光束を相互に異なる角
度で照射する分光手段と、前記複数の色にそれぞれ対応
する複数の画素を組み合わせて画素セットを構成し、該
画素セットを複数有し、これら複数の画素セットの各画
素に入射した光束を画素毎に光変調を行い出射する液晶
パネルと、前記分光手段からの複数の色の光束が交差す
る光路上に配置され、前記液晶パネルの複数の画素セッ
トにそれぞれ対応する複数のレンズ面を有し、これら各
レンズ面に入射する複数の色の光束を対応する画素セッ
トの複数の画素に個別に集光するマイクロレンズ板と、
前記画素液晶パネルが出射する複数の色の光束を投射す
る投射レンズと、前記投射レンズの光路上に設けられ、
光束を通過させる開口部の大きさを垂直方向又は水平方
向に制限可能とし、前記液晶パネルが出射する複数の色
の光束の絞りを行う開口絞りと、を具備したことを特徴
とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２０】図１は本発明に係る液晶プロジェクタの第
１の発明の実施の形態を示す要部の断面図である。

【００２１】図１において、液晶プロジェクタの筐体内
には、図示しない光源と、青（Ｂ）、赤（Ｒ）及び緑
（Ｇ）反射ダイクロイックミラー１１Ｂ，１１Ｒ，１１
Ｇと、入射側偏光板１２と、マイクロレンズ板１３と、
液晶パネル１４と、出射側偏光板１５と、フィールドレ
ンズ１６と、投射レンズ１７とが設けられている。

【００２２】Ｂ，Ｒ及びＧ反射ダイクロイックミラー１
１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇは、光源からの照明光をそれぞれ
異なる複数の色の光束に分光し、それぞれ複数の色の光
束を相互に異なる方向から液晶パネル１４に照射する分
光手段となっている。この場合、Ｂ，Ｒ及びＧ反射ダイ
クロイックミラー１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇは、光源から
の略平行光に対してそれぞれ異なる角度で配置されてお
り、光源からの略平行光をＢ，Ｒ及びＧの光束に分離
し、入射側偏光板１２を介してそれぞれ異なる角度でマ
イクロレンズ板１３に入射する。

【００２３】マイクロレンズ板１３は、入射側偏光板１
２からのＢ，Ｒ及びＧの光束が交差する光路上に配置さ
れ、液晶パネル１４の複数の画素セットにそれぞれ対応
する複数のレンズ面を有し、これら各レンズ面に入射す
るＢ，Ｒ及びＧの光束を対応する画素セットの複数の画
素に個別に集光する。

【００２４】液晶パネル１４は、前記Ｂ，Ｒ及びＧにそ
れぞれ対応する３つの画素を組み合わせる事により１つ
のカラー表示を行う画素セットを構成し、該画素セット
を複数を有し、これら複数の画素セットの各画素に入射
した光束を画素毎に光変調（偏光方向の制御）を行い出
射する。

【００２５】液晶パネル１４の画素から出射された光束
は、出射側偏光板１５を介して偏光方向に応じて減衰さ
れ、フィールドレンズ１６および投射レンズ１７を介し
て、スクリーンに投射される。前記投射レンズ１７の光
路上には、開口絞り１８が設けられている。開口絞り１
８は、光束を通過させる開口部１９の垂直方向と水平方
向が異なる長さで形成され、前記液晶パネル１４が出射
する複数の色の光束の絞りを行う。

【００２６】本実施の形態の場合は、投射レンズ１７の
開口絞り１８の形状を通常の円形より異形とすることで
水平及び垂直の照明有効角を制限する事が可能となって
いる。

【００２７】図２は図１の開口絞りの第１の例を示す正
面図である。

【００２８】図２において、本実施の形態の場合は、開
口絞り１８は、開口部１９の円形２１の上下をカットす
ることで垂直方向の投射レンズ有効角の制限を大きくし
ている。尚、水平方向の投射レンズ有効角の制限が不足
している場合には、開口部１９の円形２１の左右をカッ
トすることで水平方向の照明有効角及び投射レンズ有効
角の制限が可能となる。

【００２９】図３は開口絞りの第２の例を示す正面図で
ある。

【００３０】図３において、液晶パネル１４が有するコ
ントラスト特性の角度依存性が垂直方向の場合は、前記
開口絞り１８の開口部１９の中心Ｐ1 を前記投射レンズ
の光軸中心Ｐ2 より上下にシフトさせる。

【００３１】このように、液晶パネル１４が有するコン
トラスト特性の角度依存性が垂直方向の場合は上下、角
度依存性が水平方向の場合は左右というように投射レン
ズの開口絞り１８を投射レンズの光軸中心よりシフトし
て、開口絞りを通過する光束の方向を制限し最適値に持
つていくことで液晶パネルから投射される映像のコント
ラストを向上できる。

【００３２】以上、説明したように本発明の実施の形態
によれば、簡単な構造で垂直方向と水平方向の双方に対
して適切な投射レンズ有効角の制限を行えるので、製造
コストを余り増大せることなく、投射表示する映像のコ
ントラスト及び色純度を向上して画質を向上することが
できる。更に、液晶パネルのもつコントラスト特性の角
度依存性に応じて投射レンズ開口絞りのシフトを行うこ
とにより、液晶パネルの持つコントラスト性能を最大限
に発揮する事が可能となる。

【００３３】尚、図１乃至図３に示した発明の実施の形
態では、複数の色の光束として３原色となる赤、緑、青
を用いたが、例えばマゼンダ、シアン、イエローのよう
な他の３原色の光束を用いたり、３原色となる赤、緑、
青の３原色に加えて、イエローの再現性をよくするため
にイエローの光束を用いてもてもよい。また、図１の発
明の実施の形態は入射側偏光板１２と出射側偏光板１５
とを液晶パネル１４から離れた位置に設けたが、入射側
偏光板１２と出射側偏光板１５とは液晶パネル１４に密
着させてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた様にこの発明によれば、簡単
な構造で垂直方向と水平方向の双方に対して適切な投射
レンズ有効角の制限を行えるので、製造コストを余り増
大せることなく、投射表示する映像のコントラスト及び
色純度を向上して画質を向上することができる。更に、
液晶パネルのもつコントラスト特性の角度依存性に応じ
て投射レンズ開口絞りのシフトを行うことにより、液晶
パネルの持つコントラスト性能を最大限に発揮する事が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶プロジェクタの実施の形態を
示す要部の断面図。

【図２】図１の開口絞りの第１の例を示す正面図。

【図３】図１の開口絞りの第２の例を示す正面図。

【図４】従来のＭＳＣ方式の液晶プロジェクタの内部構
造の要部を示す平面図。

【図５】図４のマイクロレンズ板と液晶パネルを示す拡
大図。

【図６】図６はこのような液晶パネルの視野角特性を示
すグラフ。

【符号の説明】

１１Ｂ，１１Ｒ，１１Ｇ Ｂ，Ｒ及びＧ反射ダイクロ
イックミラー １２ 入射側偏光板 １３ マイクロレンズ板 １４ 液晶パネル １５ 出射側偏光板 １６ フィールドレンズ １７ 投射レンズ １８ 開口絞り １９ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA13 HA18 HA21 HA24 HA25 HA28 MA02 MA07 2H091 FA05Z FA08Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z LA12 LA17 LA19 MA07 5C058 AB06 BA08 BA31 EA11 EA12 EA26 EA51 5C060 DA04 GB05 HC00 HC01 HC20 JA17 JB06 5G435 AA02 AA04 BB12 BB17 CC12 DD02 DD04 DD11 FF05 GG01 GG02 GG04 GG28 LL15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの照明光をそれぞれ異なる複数
   の色の光束に分光し、それぞれ複数の色の光束を相互に
   異なる角度で照射する分光手段と、 前記複数の色にそれぞれ対応する複数の画素を組み合わ
   せて画素セットを構成し、該画素セットを複数有し、こ
   れら複数の画素セットの各画素に入射した光束を画素毎
   に光変調を行い出射する液晶パネルと、 前記分光手段からの複数の色の光束が交差する光路上に
   配置され、前記液晶パネルの複数の画素セットにそれぞ
   れ対応する複数のレンズ面を有し、これら各レンズ面に
   入射する複数の色の光束を対応する画素セットの複数の
   画素に個別に集光するマイクロレンズ板と、 前記画素液晶パネルが出射する複数の色の光束を投射す
   る投射レンズと、 前記投射レンズの光路上に設けられ、光束を通過させる
   開口部の大きさを垂直方向又は水平方向に制限可能と
   し、前記液晶パネルが出射する複数の色の光束の絞りを
   行う開口絞りと、 を具備したことを特徴とする液晶プロジェクタ。
2. 【請求項２】 前記開口絞りの開口部の中心を前記投射
   レンズの光軸中心よりシフトさせたことを特徴とする請
   求項１記載の液晶プロジェクタ。