JP2532375B2 - カラ−液晶プロジエクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はカラー液晶プロジェクタに関するものであ
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

液晶プロジェクタは、透過型のドットマトリックス液
晶表示パネルを用い、この液晶表示パネルをその背面側
から照明してこの液晶表示パネルの表示像（例えばテレ
ビジョン画像等）を投影レンズによりスクリーン面に拡
大投影するもので、この液晶プロジェクタによれば、小
さな液晶表示パネルの表示像を大きく拡大して見ること
ができる。

この液晶プロジェクタには、白黒画像を投影するもの
とカラー画像を投影するものとがあり、カラー画像を投
影するカラー液晶プロジェクタとしては、従来、液晶表
示パネルとしてフルカラー画像を表示する１枚のカラー
液晶表示パネルを用いたものが知られている。このカラ
ー液晶表示パネルは、その各画素表示部に対応させて
赤、緑、青の三色のカラーフィルタを交互に配設したも
ので、カラーフィルタは一般に液晶表示パネルの電極
（走査電極または信号電極）上に設けられている。

しかしながら、このカラー液晶表示パネルは、隣接し
て表示される赤、緑、青の３つの画素によって１つのカ
ラー画素を合成するものであるために、解像度が白黒表
示タイプの液晶表示パネルの1/3と悪く、そのためにこ
のカラー液晶表示パネルを使用するカラー液晶プロジェ
クタは、スクリーン投影像が粗くなってしまうという問
題をもっていた。

このため、最近では、３枚の透過型ドットマトリック
ス液晶表示パネルを用いてこの各液晶表示パネルにそれ
ぞれ赤色画像と緑色画像と青色画像とを表示させ、この
各液晶表示パネルの各色の表示像をそれぞれ投影レンズ
によりスクリーン面に重ねて投影してスクリーン面にカ
ラー画像を合成するいわゆる３眼式のカラー液晶プロジ
ェクタが考えられている。すなわち、この３眼式のカラ
ー液晶プロジェクタは、第１の液晶表示パネルには赤色
画像だけを表示させ、第２の液晶表示パネルには緑色画
像だけを表示させ、第３の液晶表示パネルには青色画像
だけを表示させるようにしたもので、このようにすれ
ば、各液晶表示パネルの解像度を高くすることができる
から、各液晶表示パネルの各色の表示像をスクリーン面
で重ねて１つのカラー画像に合成されるスクリーン投影
像の解像度を高くすることができる。

この３眼式のカラー液晶プロジェクタとしては、各液
晶表示パネルにそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタを
設けて（第１の液晶表示パネルには赤のカラーフィルタ
を、第２の液晶表示パネルには緑のカラーフィルタを、
第３の液晶表示パネルには青のカラーフィルタを設け
る）、白色光源からの白色光をカラーフィルタにより着
目して各液晶表示パネルに赤、緑、青のカラー画像を表
示させるようにしたものと、白色光源からの白色光をそ
れぞれカラーフィルタにより赤、緑、青に着色し、この
各色の光をそれれ各液晶表示パネルに入射させて各液晶
表示パネルに赤、緑、青のカラー画像を表示させるよう
にしたものとが考えられている。なお、この３眼式のカ
ラー液晶プロジェクタには、各液晶表示パネルごとにそ
れぞれ光源を備えたものと、光源を１つにしてこの光源
からの光束を３分割して各液晶表示パネルに入射させる
ものとがあるが、各液晶表示パネルごとに光源を備える
のではコスト高となるから、一般には光源を１つにして
この光源からの光束を３分割し各液晶表示パネルに入射
させる方式のものが有利であるとされている。

しかしながら、上記カラー液晶プロジェクタは、白色
光源からの白色光をカラーフィルタの特定波長光の吸収
により着色するものであるために、カラーフィルタにお
いて約70％以上の光エネルギーが吸収されてしまうこと
になり、そのためにスクリーン投影像がかなり暗くなっ
てしまうから、十分な輝度のスクリーン投影像を得るに
は、光源の発光エネルギーを白黒画像を投影する液晶プ
ロジェクタの３倍以上にしなければならなかった。な
お、これは前述した１枚のカラー液晶表示パネルを使用
するカラー液晶プロジェクタにおいてもいえることであ
る。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような実情にかんがみてなされたも
のであって、その目的とするところは、光エネルギーの
ロスを小さくして、光源の発光エネルギーを上げること
なく十分な輝度のカラー画像をスクリーン面に投影する
ことができるようにしたカラー液晶プロジェクタを提供
することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明のカラー液晶プロジェクタは、光
源と、前記光源からの光を赤色光と緑色光と青色光とに
分離する分光手段と、この分光手段で分離された赤色光
と緑色光と青色光の各光束の幅を縮小する縮小レンズ
と、幅が縮小された前記各光束を引き回すミラーと、こ
のミラーによって引き回された前記各光束の幅を拡大す
る拡大レンズと、この拡大レンズによってその幅が拡大
された各光束がそれぞれ入射される液晶と、この液晶を
介した光を投影する投影レンズとを備えたことを特徴と
するものである。

この発明によれば、光源からの光を分光手段に入射さ
せて赤色光と緑色光と青色光とを得るようにしているの
で、光源からの有効光のほとんどを光利用できるので、
特定波長光を吸収するカラーフィルタを使用するものに
比べて光エネルギーのロスを小さくし、光源の発光エネ
ルギーを上げることなく十分な輝度のカラー画像を投影
することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図はカラー液晶プロジュクタの全体構成を概略的
に示したもので、図中1a,1b,1cは３枚の透過型ドットマ
トリックス液晶表示パネル、2a,2b,2cは各液晶表示パネ
ル1a,1b,1cの前方にそれぞれ配置された３つの投影レン
ズであり、この各液晶表示パネル1a,1b,1cおよび投影レ
ンズ2a,2b,2cはそれぞれスクリーン３面に対向させて配
置させている。

一方、第１図および第２図において、４は各液晶表示
パネル1a,1b,1cの照明光源として共用される１つの白色
光源であり、この白色光源は、直管形螢光ランプからな
る白色光源ランプ５と、この光源ランプ５からの白色光
Ａを前方に反射集光させる横長のリフレクタ６とからな
っている。なお、図面では光源ランプ５を１本としてい
るが、この光源ランプ５は複数本リフレクタ６内に平行
に設けてもよい。

また、７はリフレクタ６により反射集光された細巾の
ストライプ状光束ａを平行光束に補正する横長の光束補
正レンズであり、この光束補正レンズ７により平行光束
とされたストライプ状光束ａは、横長の光束巾縮小レン
ズ８により光束巾をさらに縮小されて横長の光学プリズ
ム９に入射するようになっている。

このプリズム９は、一般の光学プリズムと同様に、光
分散効果によって透過光をスペクトル分光するもので、
ストライプ状光束ａとされてこのプリズム９に入射した
白色光は、このプリズム９によりスペクトル分光され
る。このプリズム９によりスペクトル分光されたストラ
イプ状光束ａは、大別して、赤色領域の光Ｒと、緑色領
域の光Ｇと、青色領域の光Ｂとが分離された光束とな
る。

また、第１図において、10は前記プリズム９を透過し
て広がりながら進んでくるスペクトル分光されたストラ
イプ状光束ａを赤色領域光Ｒと、緑色領域光Ｇと、青色
領域光Ｂとに３分割する光束分割レンズアレイである。
この光束分割レンブアレイ10は、前記ストライプ状光束
ａの赤色領域と緑色領域と青色領域とにそれぞれ対応さ
せて３本の横長凸レンズ10a,10b,10cを平行に並べて連
続的に配列したもので、前記ストライプ状光束ａの各色
領域の光R,G,Bは、それぞれ光束分割レンズアレイ10の
各凸レンズ10a,10b,10cを通ってこの各凸レンズ10a,10
b,10cにより光束巾を縮小され、赤色領域光Ｒと、緑色
領域光Ｇと、青色領域光Ｂとの３つのストライプ状光束
に分割される。なお、この赤色領域光Ｒと緑色領域光Ｇ
と青色領域光Ｂは、白色光をスペクトル分光して得られ
たものであるから、この三色の領域光R,G,Bは、これを
そのまま混合すれば白色光となる。

また、11は前記光束分割レンズアレイ10により３つの
ストライプ状光束に分割された赤色領域光Ｒと緑色領域
光Ｇと青色領域光Ｂとをそれぞれ平行光束に補正する光
束補正レンズアレイである。この光束補正レンズアレイ
11は、３つのストライプ状光束に分割された各色領域の
光R,G,Bにそれぞれ対応させて３本の横長凸レンズ11a,1
1b,11cを平行に並べて配列したものとされており、３つ
のストライプ状光束に分割された前記各色領域の光R,G,
Bは、それぞれ光束補正レンズアレイ11の各凹レンズ11
a,11b,11cを通ってこの各凹レンズ11a,11b,11cにより平
行光束に補正される。

そして、この各色領域の光R,G,Bのうち、赤色領域光
Ｒは、第１図に示すように配置された横長反射板12aに
より３枚の液晶表示パネル1a,1b,1cのうちの第１の液晶
表示パネル1aに向けて反射され、緑色領域光Ｇは横長反
射板12b,12bにより第２の液晶表示パネル1bに向けて反
射され、青色領域光Ｂは横長反射板12c,12cにより第３
の液晶表示パネル1cに向けて反射される。

そして、各液晶表示パネル1a,1b,1cに向けて反射され
た各色領域の光R,G,Bは、それぞれ光束巾拡大レンズ13
a,13b,13cにより光束巾を拡大され、光束巾が液晶表示
パネル1a,1b,1cの表示領域の巾まで拡大されたところ
で、光束補正レンズ14a,14b,14cにより平行光束とされ
て各液晶表示パネル1a,1b,1cに入射され、各液晶表示パ
ネル1a,1b,1cを透過した光すなわち第１の液晶表示パネ
ル1aにより表示された赤色領域の画像光と、第２の液晶
表示パネル1bにより表示された緑色領域の画像光と、第
３の液晶表示パネル1cにより表示された青色領域の画像
光とが、それぞれ投影レンズ2a,2b,2cにより拡大されて
スクリーン３面に三色の画像光が互いに重なるように投
影され、スクリー３面に赤、緑、青の三色の画像光を合
成したカラー画像が結像する。

すなわち、このカラー液晶プロジェクタは、白色光源
４からの白色光Ａをプリズム９によりスペクトル分光し
て赤色領域の光Ｒと緑色領域の光Ｇと青色領域の光Ｂと
に分割し、この各色領域の光R,G,Bを３枚の液晶表示パ
ネル1a,1b,1cにそれぞれ入射させて各液晶表示パネル1
a,1b,1cに赤色画像と緑色画像と青色画像とを表示さ
せ、この赤色画像と緑色画像と青色画像とをスクリーン
３面に投影してカラー画像を合成するようにしたもの
で、このカラー液晶プロジュクタによれば、白色光源４
からの白色光Ａをプリズム９によりスペクトル分光して
赤、緑、青の色領域の光R,G,Bを得るようにしているた
めに、光源４から各液晶表示パネル1a,1b,1cまでの光路
において生ずる光エネルギーの減衰も、各レンズと反射
板およびプリズム９による極めて僅かな減衰だけであ
り、そのために光源４からの白色光Ａのほとんどを各色
領域の光R,G,Bに変えて各液晶表示パネル1a,1b,1cに入
射させることができるから、カラーフィルタを使用する
場合のようにカラーフィルタの特定波長光の吸収により
光エネルギーを大きくロスすることはなく、したがっ
て、光エネルギーのロスを小さくして、光源の発光エネ
ルギーを上げることなく十分な輝度のカラー画像をスク
リーン面に投影することができる。

更に、リレクタ６からの白色光Ａの光束を光束補正レ
ンズ７、光束圧縮レンズ８で縮小しているから、光量の
豊かな大きい光源を用いることができ、光源からの光束
を無駄にすることなく、光を有効に使うことができる。

なお、上記実施例では、プリズム９によりスペクトル
分光されたストライプ状光束ａを拘束分割レンズアレイ
10によって赤、緑、青の各色領域の光R,G,Bに分割して
いるが、このストライプ状光束ａの各色領域の光R,G,B
への分割は、ストライプ状光束ａを、その赤色領域光Ｒ
と緑色領域光Ｇと青色領域光Ｂとをそれぞれ別方向に３
面の反射板で反射させることによって行なうようにして
もよいし、また、ストライプ状光束ａの赤色領域と緑色
領域と青色領域とにそれぞれ対応させて３面の横長凹面
鏡部（通常の凹面鏡でも平行フレネルレンズと同様な鋸
歯状凹面鏡でもよい）を平行に形成した反射鏡でストラ
イプ状光束ａを反射させて、ストライプ状光束ａを赤色
領域光Ｒと緑色領域光Ｇと青色領域光Ｂとに分割するよ
うにしてもよい。また、上記実施例では、白色光源４か
らの白色光Ａを光束補正レンズ７により平行な細巾スト
ライプ状光束ａとした後、さらに光束巾縮小レンズ８に
よりストライプ状光束ａの巾を縮小してプリズム９に入
射させるようにしているが、前記光束補正レンズ７はな
くてもよいし、また光源４からの白色光Ａを細巾のスト
ライプ状光束ａとするレンズ系および、ストライプ状光
束ａを分割した各色領域の光束を各液晶表示パネル1a,1
b,1cにそれぞれ入射させる手段も上記実施例に限られる
ものではない。

〔発明の効果〕

この発明のカラー液晶プロジェクタは、光源と、前記
光源からの光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する分
光手段と、この分光手段で分離された赤色光と緑色光と
青色光の各光束の幅を縮小する縮小レンズと、幅が縮小
された前記各光束を引き回すミラーと、このミラーによ
って引き回された前記各光束の幅を拡大する拡大レンズ
と、この拡大レンズによってその幅が拡大された各光束
がそれぞれ入射される液晶と、この液晶を介した光を投
影する投影レンズとを備えたことを特徴とするものであ
る。

この発明によれば、光源からの光を分光手段に入射さ
せて赤色光と緑色光と青色光とを得るようにしているの
で、光源からの有効光のほとんどを光利用できるので、
特定波長光を吸収するカラーフィルタを使用するものに
比べて光エネルギーのロスを小さくし、光源の発光エネ
ルギーを上げることなく十分な輝度のカラー画像を投影
することができる。また、分光手段で分離された赤色光
と緑色光と青色光とをさらに各光束の幅を縮小して分割
する光分割レンズアレイと、幅が縮小された前記各光束
を引き回すミラーと、ミラーによって引き回された前記
各光束の幅を拡大する光拡大レンズとによって、各光束
のとりまわしを容易にさせるので、各光束を良好に液晶
に入射させることができて、かつ小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示すカラー
液晶プロジェクタの概略構成図およびその光源側部分の
拡大斜視図である。 1a,1b,1c……透過型ドットマトリックス液晶表示パネ
ル、2a,2b,2c……投影レンズ、３……スクリーン、４…
…白色光源、５……白色光源ランプ、６……リフレク
タ、７……光束補正レンズ、８……光束巾縮小分割レン
ズ、９……光学プリズム、10……光束分割レンズアレ
イ、11……光束補正レンズアレイ、12a,12b,12c……反
射板、13a,13b,13c……光束巾拡大レンズ、14a,14b,14c
……光束補正レンズ、Ａ……白色光、ａ……ストライプ
状光束、Ｒ……赤色領域光、Ｇ……緑色領域光、Ｂ……
青色領域光。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 前記光源からの光を、赤色光と緑色光と青色光とに分離
   する分光手段と、 この分光手段で分離された赤色光と緑色光と青色光の各
   光束の幅を縮小する縮小レンズと、 幅が縮小された前記各光束を引き回すミラーと、 このミラーによって引き回された前記各光束の幅を拡大
   する拡大レンズと、 この拡大レンズによってその幅が拡大された各光束がそ
   れぞれ入射される液晶と、 この液晶を介した光を投影する投影レンズと を備えたことを特徴とするカラー液晶プロジェクタ。