JP2001296604A

JP2001296604A - 投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP2001296604A
Application number: JP2000112537A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Okuno; 真一奥野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JP3370048B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インテグレータレンズの凸レンズ数が少ない
場合でも光に存在する部分的な輝度ムラを低減できる投
写型映像表示装置を提供する。【構成】集光レンズ１２の直後に光散乱ガラス板１を
配置する。光散乱ガラス板１には、微小凹凸が形成され
ており、この微小凹凸を通過することで光は散乱する。
すなわち、光源１０から照射された輝度むらを有する光
は、集光レンズ１２を経た直後において前記光散乱ガラ
ス板１にて分散されることになり、この分散によって液
晶パネル３１（３２，３３）へは輝度むらが低減された
光が照射されることになる。特に、レンズアレイ１１
ａ，１１ｂの凸レンズ個数が３０枚以下である場合に
は、上記分散による効果が顕著に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光源の輝度むら対策
を施した投写型映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の３板式液晶プロジェクタの
光学系の一例を示した平面図である。この光学系の作用
を以下に簡単に説明する。光源１０から出射された光
は、インテグレータレンズ１１および集光レンズ１２を
経た後、全反射ミラー１３によって光路を９０°変更さ
れて第１ダイクロイックミラー１４へと導かれる。第１
ダイクロイックミラー１４を透過した赤色光は、全反射
ミラー１５にて反射され更にコンデンサレンズ１６を経
て液晶パネル３１に導かれる。一方、第１ダイクロイッ
クミラー１４にて反射した光は、第２ダイクロイックミ
ラー１７に導かれる。第２ダイクロイックミラー１７に
て反射した緑色光は、コンデンサレンズ１８を経て液晶
パネル３２に導かれる。また、第２ダイクロイックミラ
ー１７を透過した青色光は、リレーレンズ１９，２１、
全反射ミラー２０，２２、及びコンデンサレンズ２３を
経て液晶パネル３３に導かれる。各液晶パネル３１，３
２，３３を経て得られた変調光（各色映像光）がダイク
ロイックプリズム２４によって合成されてカラー映像光
となる。このカラー映像光は、投写レンズ２５によって
拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示され
る。

【０００３】図７は、従来の３板式液晶プロジェクタの
光学系の他の例を示した平面図である。この光学系は、
インテグレータレンズ１１における入射側レンズアレイ
１１ａと出射側レンズアレイ１１ｂとの間の光路上に全
反射ミラー１３を配置することによってコンパクト化を
図っている。

【０００４】ここで、一般にリフレクタ１０ｂで反射さ
れるランプ１０ａの光は、ランプ自体の発光むらやラン
プ１０ａの影、更にはリフレクタ１０ｂのランプ挿入孔
や給電線の影響により輝度むらを持っている。インテグ
レータレンズ１１は、一対のレンズアレイ１１ａ，１１
ｂから構成され、個々の凸レンズ（凸レンズの向きが光
入射側か光出射側かは問わない）が液晶パネルの全面を
照射するように設計されており、光源１０から出射され
た光に存在する部分的な輝度ムラを平均化して画面中央
と周辺部とでの光量差を低減するものである。インテグ
レータレンズ１１の作用を図５を用いて説明する。図５
ではダイクロイックミラー等を省略して簡潔に示してい
る。図において実線で示しているように、入射側レンズ
アレイ１１ａの中心に位置する一つの凸レンズに入射し
た光は、出射側レンズアレイ１１ｂの中心に位置する凸
レンズ付近で焦点を結び、コンデンサレンズ１６（１
８，２３）に入射した後、液晶パネル３１（３２，３
３）の全面に照射される。また、点線で示しているよう
に、入射側レンズアレイ１１ａの中心から離れて位置す
る一つの凸レンズに入射した光は、出射側レンズアレイ
１１ｂの中心から離れて位置する凸レンズ付近で焦点を
結び、集光レンズ１２によって中心方向に屈折し、コン
デンサレンズ１６（１８，２３）に入射して液晶パネル
３１（３２，３３）の全面に照射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶パネル
３１（３２，３３）への入射範囲をＲ１、インテグレー
タレンズ１１の凸レンズの大きさをＲ２、液晶パネルと
出射側レンズアレイ１１ｂとの間の距離をＬ１、入射側
レンズアレイ１１ａと出射側レンズアレイ１１ｂとの間
の距離をＬ２とすると、概ね下記の式が成り立つ。

【０００６】Ｒ１／Ｌ１≒Ｒ２／Ｌ２Ｒ２≒Ｒ１×Ｌ２／Ｌ１

【０００７】このように、インテグレータレンズ１１の
凸レンズの大きさ（Ｒ２）は入射側レンズアレイ１１ａ
と出射側レンズアレイ１１ｂとの間の距離（Ｌ２）が長
いほど大きくなってしまう。従って、図６に示した光学
系に比べ、図７のコンパクト化を図った光学系では、凸
レンズは大きくなってしまい、その個数を少なくせざる
を得ない。インテグレータレンズ１１は、前にも述べた
が、一つ一つの凸レンズが光源１０からの光を液晶パネ
ルの全面に導くことによって光に存在する部分的な輝度
ムラを平均化（互いにキャンセル）するものであるか
ら、凸レンズ数が少なければ十分な平均化は行えない。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑み、インテグ
レータレンズの凸レンズ数が少ない場合でも光に存在す
る部分的な輝度ムラを低減できる投写型映像表示装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の投写型映像表
示装置は、上記の課題を解決するために、照射された光
を変調するライトバルブと、前記光を出射する光源と、
個々の凸レンズが前記光源からの光を前記ライトバルブ
の全面に導くように入射側レンズアレイと出射側レンズ
アレイとを有して構成されたインテグレータレンズと、
前記出射側レンズアレイの光出射側に設けられた集光レ
ンズと、を備えた投写型映像表示装置において、前記出
射側レンズアレイの直前から前記集光レンズ直後の間
に、光を散乱させる光散乱手段を有したことを特徴とす
る。

【００１０】上記の構成であれば、光源から照射された
輝度むらを有する光は、入射側レンズアレイに入射し、
その凸レンズにて集光されて出射側レンズアレイの対応
する凸レンズに入射する直前から前記集光レンズを経た
直後までの間において前記光散乱手段にて分散されるこ
とになり、この分散によって前記ライトバルブへは輝度
むらが低減された光が照射されることになる。

【００１１】前記レンズアレイの凸レンズ個数が３０枚
以下である場合には、上記分散による効果が顕著に得ら
れる。また、入射側レンズアレイと出射側レンズアレイ
との間の光路上に全反射ミラーを備える構成において
も、上記分散による効果が顕著に得られることになる。

【００１２】前記出射側レンズアレイは、キャビティ内
壁面に微小凹凸を備えた金型にて成形されることで前記
光散乱手段を具備するのがよい。これによれば、光散乱
手段として別個の光学部材を配備する必要がないため、
部品点数を削減できる。また、成形と同時に光散乱手段
が得られるので、成形後の加工によって光散乱手段を得
る場合に比べ、工数が削減でき、しかも光散乱の程度の
均一化が可能になり、歩留りも向上する。

【００１３】前記光散乱手段は光通過有効領域内の一部
に設けられていてもよい。また、この場合において、前
記光散乱手段は前記光源の輝度むら形状に対応した形状
を有するのがよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態の液晶
プロジェクタを図１乃至図４に基づいて説明する。な
お、従来項の図６及び図７に示した光学部材と同様の光
学部材には同一の符号を付記している。

【００１５】図１は、この実施形態の３板式液晶プロジ
ェクタの光学系を示した平面図である。メタルハライド
ランプ等のランプ１０ａ及びリフレクタ１０ｂから成る
光源１０から出射された白色光は、インテグレータレン
ズ１１の入射側レンズアレイ１１ａを経た後、全反射ミ
ラー１３によって光路を９０°変更され、出射側レンズ
アレイ１１ｂ、集光レンズ１２、及び光散乱ガラス板１
を経て第１ダイクロイックミラー１４へと導かれる。

【００１６】第１ダイクロイックミラー１４は、赤色波
長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光
を反射する。第１ダイクロイックミラー１４を透過した
赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１５にて反射されて
光路を変更され、コンデンサレンズ１６を経て赤色光用
の透過型の液晶パネル３１に導かれ、これを透過するこ
とで光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１
４にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロ
イックミラー１７に導かれる。

【００１７】第２ダイクロイックミラー１７は、青色波
長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第
２ダイクロイックミラー１７にて反射した緑色波長帯域
の光は、コンデンサレンズ１８を経て緑色光用の透過型
の液晶パネル３２に導かれ、これを透過することで光変
調される。また、第２ダイクロイックミラー１７を透過
した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１９，２１、全
反射ミラー２０，２２、及びコンデンサレンズ２３を経
て青色光用の透過型の液晶パネル３３に導かれ、これを
透過することで光変調される。

【００１８】液晶パネル３１，３２，３３を経て得られ
た変調光（各色映像光）はダイクロイックプリズム２４
によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映
像光は、投写レンズ２５によって拡大投写され、図示し
ないスクリーン上に投影表示される。各液晶パネル３
１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３
ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成して
ある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２
ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃと
を備えて成る。

【００１９】前述の光散乱ガラス板１は、集光レンズ１
２の直後に位置し、この集光レンズ１２を経た光を散乱
させる。すなわち、光散乱ガラス板１には、微小凹凸が
形成されており、この微小凹凸を通過することで光は散
乱することになる。従って、図４に示しているごとく、
光源１０から照射された輝度むらを有する光は、集光レ
ンズ１２を経た直後において前記光散乱ガラス板１にて
分散されることになり、この分散によって前記液晶パネ
ル３１（３２，３３）へは輝度むらが低減された光が照
射されることになる。特に、レンズアレイ１１ａ，１１
ｂの凸レンズ個数が３０枚以下（図１では２５枚構成と
している）である場合には、上記分散による効果が顕著
に得られる。また、入射側レンズアレイ１１ａと出射側
レンズアレイ１１ｂとの間に全反射ミラー１３を備える
この実施形態の構成は、凸レンズ個数を少なくせざるを
得ない構成であるから、上記分散による効果が顕著に得
られることになる。

【００２０】光散乱ガラス板１の微小凹凸は、例えば、
目の荒い研磨用砂にて研磨することによって得ることが
できる。或いは、蝕刻法によって化学的に形成すること
もできる。また、光散乱ガラス板１は、前述のごとく集
光レンズ１２の直後（光出射側）に設ける他、集光レン
ズ１２と出射側レンズアレイ１１ｂとの間、出射側レン
ズアレイ１１ｂの直前（光入射側）に設けてもよい。光
散乱手段として光散乱ガラス板１を示したが、ガラスに
限らず、透明樹脂にて構成することもできる。また、板
ではなく、フィルム状にしてもよい。

【００２１】また、図２に示すように、光散乱ガラス１
において、その光散乱部１ａを光通過有効領域内の一部
（この図では、光通過有効領域の中央部）に設けるよう
にしてもよい。入射側レンズアレイ１１ａに入射する光
は中央部ほど強くなり、この中央部だけの輝度むらを緩
和すれば色むらが低減できることが多い。そして、この
場合において、前記光散乱部１ａは、ランプ自体の発光
むらやランプ１０ａの影、更にはリフレクタ１０ｂのラ
ンプ挿入孔や給電線（図示せず）の影響による輝度むら
形状に対応させた形状とするのがよい。

【００２２】また、インテグレータレンズ１１における
出射側レンズアレイ１１ｂの凸レンズ側或いは裏面側に
直に光散乱部を形成することもできる。図３に示す例で
は、凸レンズ面に微小凹凸を形成することで光散乱部を
得ている。更に、この例では、全ての凸レンズを光散乱
部とするのではなく、光源１０の輝度むら形状に対応し
て選ばれた凸レンズだけに光散乱部を形成している。こ
の出射側レンズアレイ１１ｂにおける光散乱部は、光散
乱ガラス板１と同様、目の荒い研磨用砂にて研磨した
り、或いは、蝕刻法によって化学的に形成することがで
きる。しかし、これらの方法は、レンズアレイの成形後
に加工することで光散乱手段を得るものであるから工数
が増え、特に研磨法では凹凸の粗さが不均一になった
り、所望の凸レンズだけに微小凹凸を形成することが難
しいという不満があり、蝕刻法ではコスト高になるとい
う不満がある。そこで、この実施形態では、出射側レン
ズアレイ１１ｂは、キャビティ内壁面に微小凹凸を備え
た金型にて成形することで前記光散乱手段を具備させる
こととした。これによれば、光散乱手段として別個の光
学部材を配備する必要がないため、部品点数を削減でき
るし、更に、成形と同時に光散乱手段が得られるので工
数削減が図れると共に、微小凹凸の粗さの均一化、所望
の凸レンズに対する微小凹凸形成の容易化、及び低コス
ト化が図れる。

【００２３】また、集光レンズ１２についても、出射側
レンズアレイ１１ｂと同様に直に光散乱手段を設けるこ
とができ、この場合にも上述と同様の利点が得られる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の投写型
映像表示装置であれば、光源から照射された輝度むらを
有する光は光散乱手段にて分散されることになり、この
分散によってライトバルブへは輝度むらが低減された光
が照射されるから、特に三板式液晶プロジェクタで生じ
がちな色むらを軽減して色再現性の向上を図ることがで
きる。インテグレータレンズにおけるレンズアレイの凸
レンズ個数が３０枚以下である場合には、上記分散によ
る効果が顕著に得られる。また、入射側レンズアレイと
出射側レンズアレイとの間に全反射ミラーを備える構成
においても、上記分散による効果が顕著に得られること
になる。前記出射側レンズアレイを金型成形して光散乱
手段を具備させる構成であれば、光散乱手段として別個
の光学部材を配備する必要がないため、部品点数を削減
できる。また、成形と同時に光散乱手段が得られるの
で、成形した後に加工によって光散乱手段を得る場合に
比べ、工数が削減でき、しかも光散乱の程度の均一化が
可能になり、歩留りも向上する。光散乱手段を光通過有
効領域内の一部に設ける構成であれば、不必要な分散を
防止できる。特に、前記一部が前記光源の輝度むら形状
に対応した形状とすれば、分散による効果が一層顕著に
得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学
系を示す平面図である。

【図２】この発明の実施形態を示す図であって、光散乱
ガラス板の一例を示す説明図である。

【図３】この発明の実施形態を示す図であって、出射側
レンズアレイの一例を示す斜視図である。

【図４】この発明の実施形態を示す図であって、光散乱
ガラス板による作用を説明する説明図である。

【図５】インテグレータレンズにおける入射側レンズア
レイと出射側レンズアレイとの距離等で定まる凸レンズ
の個数制限を説明する説明図である。

【図６】従来の液晶プロジェクタの光学系を示す平面図
である。

【図７】従来の液晶プロジェクタの他の光学系を示す平
面図である。

【符号の説明】

１光散乱ガラス板１０光源１１インテグレータレンズ１１ａ入射側レンズアレイ１１ｂ出射側レンズアレイ１２集光レンズ１３全反射ミラー２４ダイクロイックプリズム２５投写レンズ３１液晶パネル３２液晶パネル３３液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA14 HA13 HA21 HA24 HA25 HA28 MA04 MA16 MA20 5C060 AA00 BA04 BA09 BC05 BD02 GA02 HC01 HC09 HC14 HC21 JA11 JA14 5G435 AA01 BB12 BB17 CC09 DD09 FF06 HH04 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射された光を変調するライトバルブ
と、前記光を出射する光源と、個々の凸レンズが前記光
源からの光を前記ライトバルブの全面に導くように入射
側レンズアレイと出射側レンズアレイとを有して構成さ
れたインテグレータレンズと、前記出射側レンズアレイ
の光出射側に設けられた集光レンズと、を備えた投写型
映像表示装置において、前記出射側レンズアレイの直前
から前記集光レンズ直後の間に、光を散乱させる光散乱
手段を有したことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】請求項１に記載の投写型映像表示装置に
おいて、各レンズアレイの凸レンズ個数が３０枚以下で
あることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の投写型映
像表示装置において、入射側レンズアレイと出射側レン
ズアレイとの間の光路上に全反射ミラーを備えているこ
とを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の投写型映像表示装置において、前記出射側レンズアレ
イは、キャビティ内壁面に微小凹凸を備えた金型にて成
形されることで前記光散乱手段を具備したことを特徴と
する投写型映像表示装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の投写型映像表示装置において、前記光散乱手段は光通
過有効領域内の一部に設けられたことを特徴とする投写
型映像表示装置。
【請求項６】請求項５に記載の投写型映像表示装置に
おいて、前記一部に設けられた光散乱手段は前記光源の
輝度むら形状に対応した形状を有することを特徴とする
投写型映像表示装置。