JPH0362086A

JPH0362086A - 投写型カラー表示装置

Info

Publication number: JPH0362086A
Application number: JP1198517A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shirane; 白根　功一; Masahiko Tsuruta; 鶴田　雅彦
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-03-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、複数枚の像形成用ライトバルブを用いた投写
型カラー表示装置にかかるものであり、特に、その投影
画像の色ムラ補正に関するものである。

［従来の技術］所定の光源からの光を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）の三原色に分離するとともに、これらの各光を
Ｒ，Ｇ、Ｂ用の各液晶ライトバルブ（液晶パネル）に入
射して画像を形成し、更にＲ，Ｇ。

Ｂ各画像を合成して投影する投写型カラー表示装置（液
晶プロジェクタ）としては、種々のものが提案されてお
り、また実用化もされている。

従来のかかる投写型カラー表示装置としては、例えば、
第１０図又は第１１図に示すちのがある。最初に第１０
図の従来例から説明すると、ハロゲンランプなどの光源
■０から放射された光は、まずフィルタ１２によって赤
外線がカットされる。これによって、光源１０からの熱
が前面に伝わりにくくなるようになっている。

フィルタ１２を透過した光は、青色ダイクロイックミラ
ー１４に入射し、ここで青色光が分離される。分離され
た青色光は、反射鏡１６によって反射され、青色用液晶
ライトバルブ１８に入射する。そして、ここで、青色の
映像が形成される。

次に、青色グイクロイックミラー１４を透過した光は、
緑色グイクロイックミラー２０に入射し、ここで緑色光
が分離される。分離された緑色光は、緑色用液晶ライト
バルブ２２に入射し、ここで緑色の映像が形成される。

次に、緑色グイクロイックミラー２０を透過した赤色光
は、反射鏡２４．２６によって順に反射され、赤色用液
晶ライトバルブ２８に入射する。

そして、ここで赤色の鴫（象が形成される。

次に、液晶ライ・、トバルブ１Ｂ、２２．２８によって
各々形成されたＢ、Ｇ、Ｒの各映像は１色合成用グイク
ロイックプリズム３０によって合成され、合成されたカ
ラー映像は、投写レンズ３２によってスクリーン３４に
写し出される。

次に、第１１図に示す従来例について説明する。この従
来例は、特開昭６２−１２５７９１号公報に開示されて
いるものである。同図において、リフレクタ３６付きの
ハロゲンランプ３８から放射された光は、コンデンサレ
ンズ４０によってコリメートされ、平行光がダイクロイ
ックミラー４２に入射する。このダイクロイックミラー
４２で、入射光がＲ，Ｇ、Ｈの三原色の光に分離される
。

これらの分離光のうち、赤色光は、反射鏡４４．４６に
よって順に反射され、赤色用液晶ライトバルブ４８に入
射する。そして、ここで赤色の映像が形成される。次に
、緑色光は、直接緑色用液晶ライトバルブ５０に入射し
、ここで緑色の映像が形成される。また、青色光は、反
射鏡５２．５４によって順に反射され、青色用液晶ライ
トバルブ５６に入射する。そして、ここで青色の映像が
形成される。

次に、液晶ライトバルブ４８．５０．５６によって各々
形成されたＲ、Ｇ、Ｂの各映像は、色合成用グイクロイ
ックプリズム５８によって合成され、合成されたカラー
映像は、投写レンズ６０によってスクリーン６２に写し
出される。

このような１夜品プロジェクタは、テレビジョンなどの
ＣＲＴプロジェクタと比較して、（１）光学部品を含め
てもユニットの小型軽量化が実現できる。

（２）スクリーンサイズが自由に選べる。

（３）マトリクス方式のカラーフィルタによって鮮明な
カラー画像が得られる。

（４）強力な光源が使用できるので、高輝度の画像が得
られる。

（５１ＣＲＴタイプに比べて低価格化が図れる。

などの特長を有する。

［発明が解決しようとする課題］ところで、以上のような従来の投写型カラー表示装置で
は、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色の光の光路長について、次のような
関係がある。なお、ダイクロイックミラー及び反射鏡の
各間は等間隔とする。

まず、第１Ｏ図の従来例では、青色ダイクロイックミラ
ー１４から液晶ライトバルブ１８゜２２．２８間で、各
光の光路が異なる。Ｂ、Ｇの光については、青色グイク
ロイックミラー１４を反射ないし透過した後、反射鏡１
６または緑色グイクロイックミラー２０のいずれかで一
度反射されて液晶ライトバルブ１８．２２に入射するよ
うになっており、両者の光路長はほぼ等しい。これに対
し、Ｒの光は、緑色グイクロイックミラー１４を透過し
た後、更に２枚の反射鏡２４゜２６に反射されて液晶ラ
イトバルブ２８に入射する。従って、Ｒ，Ｇ、Ｂ多光の
光路長間には、Ｂ＝Ｇ、Ｂ＜Ｒ，Ｇ＜Ｒの関係がある。

次に、第１１図の従来例では、コンデンサレンズ４０か
ら液晶ライトパルプ４８，５０．５６間で、多光の光路
が異なる。Ｒ，Ｈの光については、グイクロイックミラ
ー４２で色分離された後、いずれ６２枚の反射鏡による
反射を受けて液晶ライトパルプ４８．５６に各々入射す
るようになっており、両者の光路長は等しい、これに対
し、Ｇの光は、グイクロイックミラー４２を透過した後
、直接液晶ライトバルブ５０に入射する。

従って、Ｒ，Ｇ、Ｂ多光の光路長間には、Ｒ＝Ｂ、ＲＡ
Ｇ、Ｂ＞Ｇの関係がある。

次に、光源から出力された光の輝度分布について考察し
てみる。光源から出力された光に対しては、リフレクタ
などを用いてできる限り平行光線に近づけており、その
輝度分布が光路長によって変化しないように工夫されて
いる。しかし、完全に平行光線化することができないた
め、現実には光路長によって輝度分布が異なることにな
る。

例えば、光源からの距離が近いところでは、リフレクタ
を用いて平行光線に近づけても、第１２図ｆＡｌ　に示
すグラフＬａのように中心部が明るく周辺部が暗い輝度
分布となる。これに対し、光源からの距離が離れると、
周囲の壁などによる乱反射によって光束の平行度が向上
して、同図（Ｂ）に示すグラフＬｂのように比較的均一
な輝度分布となる。

なお、光源やりフレフタの構成によっては、以上の関係
が逆になり、光源に近いところで均一な輝度分布となり
、光源から離れたところで中心部が明るく周辺部が暗い
輝度分布となることもある。

従って、上述したように、Ｒ，Ｇ、、Ｂの各光間で光路
差があると、投影される画像の輝度分布は、同図（Ｃ１
に示すようにＬａ、Ｌｂとが合成されたものとなる。

例えば、第１０図の従来例においては、グラフＬａがＧ
、Ｂの光の輝度分布となり、グラフＬｂがＲの光の輝度
分布となる。このため、投影画像の周辺部ではＲの光が
Ｇ、Ｈの光よりも強くなり、中央部では逆にＧ、Ｂの光
がＲの光よりも強くなる。従って、画像の中央部及び周
辺部で色ムラが生ずることになる。

また、第１１図の従来例では、グラフＬａがＧの光の輝
度分布となり、グラフＬｂがＲ，Ｈの光の輝度分布とな
る。このため、投影画像の周辺部ではＲ，Ｈの光がＧの
光よりも強くなり、中央部では逆にＧの光がＲ，Ｂの光
よりも強くなる。

従って、同様に画像の中央部及び周辺部で色ムラが生ず
ることになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、光源から
ライトバルブに至るまでの多光の光路長の違いに伴なう
輝度分布の不均一によって生ずる画像の色ムラを良好に
防止することができる投写型カラー表示装置を提供する
ことを、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明の一つは、所定の光源から放射された光を必要な
原色光に分離するととちに、各画像形成手段に各々入射
して各原色光の画像を形成し、その後これらの画像を合
成して投写する投写型カラー表示装置において、前記分
離された原色光のうちの画像の周辺部に相当する部分の
光量を低減する第１の光量調整手段と、画像の中央部に
相当する部分の光量を増大する第２の光量調整手段とを
、分離された各原色光の輝度分布を考慮して、少なくと
も一つの原色光の光路上に配置したことを特徴とするも
のである。

他の発明は、前記第１の光量調整手段を分離された各原
色光の輝度分布を考慮して少なくとち一つの原色光の光
路上に配置し１画像の中央部に相当する部分の光量を低
減する第３の光量調整手段を、分離された各原色光の輝
度分布を考慮して他の原色光の光路上に配置したことを
特徴とするものである。

［作用］本発明の一つによれば、他と比較して画像中央部の輝度
が低く周辺部の輝度が高い原色光の光路上に、第１及び
第２の光量調整手段が配置される。これによって、その
原色光の輝度分布が他の原色光の輝度分布と均一になる
ように調整が行なわれる。

他の発明によれば、他と比較して画像周辺部の輝度が高
い原色光の光路上に第１の光量調整手段が配置される。

また、他と比較して画像中央部の輝度が高い原色光の光
路上に第３の光量調整手段が配置される。これによって
、各原色光の輝度分布が均一になるように調整が行なわ
れる。

［実施例］以下、本発明の実施例について、添付図面を参明しなが
ら説明する。なお、上述した従来例と同の構成部分には
、同一の符号を用いることとする。

〈第１実施例〉最初に、第１図〜第３図を参照しながら、本発明の第１
実施例について説明する。この実施例は、上述した第１
０図の従来例に本発明を適用したものである。第１図は
第１実施例の側面図、第２図はその主要部の斜視図であ
る。

これらの図において、光源１０の光放射側には、赤外線
カット用のフィルタ１２が配置されている。このフィル
タ１２の光透過側には、青色グイクロイックミラー１４
が設けられており、この青色グイクロイックミラー１４
の光反射側であって青色用液晶ライトバルブ１８の入射
側には、反射鏡１６が配置されている。

次に、青色グイクロイックミラー１４の光透過側には、
緑色グイクロイックミラー２０が設けられている。この
緑色グイクロイックミラー２０の光反射側には、緑色用
液晶ライトバルブ２２が配置されており、緑色グイクロ
イックミラー２０の光透過側には、反射鏡２４．２６を
介して赤色用液晶ライトバルブ２８が配置されている。

各液晶ライトバルブ１８．２２．２８は、色合成用グイ
クロイックプリズム３０の入射側に各々配置されており
、その合成画像出力側には、投写レンズ３２．スクリー
ン３４が各々配置されている。

次に、反射１ｍ２４．２６間であって、赤色光の光路上
には、画像中央部の赤色光の光量を増大して輝度を高め
る凸レンズ１００と、画像周辺部の赤色光の光量を抑制
して輝度を低下させる透過光量調整部材１０２が各々設
けられている。これらのうち、透過光量調整部材１０２
は、例えば、赤色光路を構成するハウジング（図示せず
）の一部に、第４図ＦＡＩ　に示すような枠状マスク板
を設けることによって構成されている。

次に、上記第１実施例の全体的作用について、第３図を
９照しながら説明する。ハロゲンランプなどの光ｔｐ、
１０から放射された光は、フィルタ１２によって赤外線
がカットされる。これによって、光源１０からの熱が前
面に伝わりにくくなる。

フィルタ１２を透過した光は、青色グイクロイックミラ
ー１４に入射し、ここで青色光が分離される。分離され
た青色光は、反射ｍ　ｌ　６によって反射され、青色用
液晶ライトバルブ１８に入射する。そして、ここで、青
色の映像が形成される。

次に、青色グイクロイックミラー１４を透過した光は、
緑色グイクロイックミラー２０に入射し、ここで緑色光
が分離される０分離された緑色光は、緑色用液晶ライト
バルブ２２に入射する。

ここで、緑色の映像が形成される。

このとき、赤色光は、まず凸レンズ１００によってその
画像中央部の光量が増大され（第３図＋Ａ＋矢印Ｆ１参
照）、透過光量調整部材１０２によってその画像周辺部
の光量が低減される（同図矢印Ｆ２．Ｆ３９照）。すな
わち、赤色光の分布は、第３図（ＡＩのグラフＬＬから
同図ｆＢ）のグラフＬ２に変化し、この分布の赤色光に
基づいて、赤色用液晶ライトバルブ２８で赤色の映像が
形成される。

次に、液晶ライトバルブ１８．２２．２８によって各々
形成されたＢ、Ｇ、Ｈの各映像は、色合成用グイクロイ
ックプリズム３０によって合成され、合成されたカラー
映像は、投写レンズ３２によってスクリーン３４に写し
出される。

第３図（Ｃ１に示すように、青色、緑色の画像の輝度分
布はグラフＬ３で表わされる。また、赤色の画像の輝度
分布は、上述したようにグラフＬ２で表わされる。これ
らを比較すれば明らかなように、輝度分布は画像中央部
９周辺部のいずれにおいても良好に近似するようになる
。従って、スクリーン３４上における輝度分布の不均一
による色ムラは、画像全体にわたって効果的に低減され
ることになる。

なお、同図にΔＬで示すように、Ｒ，Ｇ、Ｈの各画像の
輝度分布間に全体的なレベル差があるような場合には、
液晶ライトバルブ１８，２２゜２８に印加されている駆
動用電圧を制御調整することでレベル補正可能である。

これによって、液晶ライトバルブ１８．２２．２８の透
過後の輝度分布を良好に一致させることができる。

次に、第４図を参照しながら、透過光量調節部材１０２
の他の構成について説明する。まず、上述した同図（Ａ
ｌ　に示すちのでは、枠体内側の境界がはっきりしすぎ
る。そこで、境界をぼかして自然な感じを与えるため、
同図ｆｃ）　、　　ｆＤｌに示すように、枠体の内側を
波形形状とする。

次に、画像周辺における色ムラの程度は徐々に変化する
。そこで、枠体内側の境界部分の光透過率を徐々に変化
させてより自然なものとするため、同図（Ｅｌ　に示す
ように、枠体状のフィルタを用いて内側から外側に向か
ってその透過率を徐々に減少させる。この例において、
同図ｆＦ）に示すように、枠体に多数の小穴を明けるよ
うにしても、透過量調整を簡単且つ効果的に行なうこと
ができる。

次に、光源が球状であることに対応して１色ムラをより
自然に防止するため、同図ｆＧｌ　、　　（Ｈｌ　に示
すように、窓部分を楕円ないし多角形状とする。

また、形状を枠体とするのではなく、同図（Ｂ）に示す
ように中央付近の光透過率を略１００％とするフィルタ
状として６よい、このようにすれば、周辺部を同図に示
す他のいずれの構成とするも自由である。その他、必要
に応じて適宜の構成としてよく、複数組合せるようにし
てもよい。

〈第２実施例〉次に、第５図を参照しながら、本発明の第２実施例につ
いて説明する。上述した第１実施例では、凸レンズ１０
０と透過光量調節部材１０２とを別々に構成したが、こ
の第２実施例では両者が一体に構成されている。すなわ
ち、凸レンズ１００の一方の表面に透過光量調節部材１
０２が接合して形成されており、同図（ＡｌのＶ−ｖ線
に沿って矢印方向に見た断面は、同図（８）に示すよう
になる。透過光量調節部材としては、図示したものの細
筒４図に示したものを用いてよい。

〈第３実施例〉次に、第６図及び第７図を参照しながら、本発明の第３
実施例について説明する。上述した第１ないし第２実施
例では、凸レンズ１００と透過光量調節部材１０２とが
用いられたが、この第３実施例では凹レンズが用いられ
る。なお、上述した実施例と同様の構成部分には、同一
の符号を用いることにする。

第６図において、反射鏡２４．２６間であって赤色光の
光路上には、画像周辺部の赤色光の光量を抑制して輝度
を低下させる透過光量調整部材１０２のみが設けられて
いる。次に、青色グイクロイックミラー１４と反射鏡１
６との間であって青色光の光路上には、画像中心部の青
色光の光量を抑制して輝度を低下させる第１の凹レンズ
３００が設けられている。更に、緑色グイクロイックミ
ラー２０と液晶ライトバルブ２２との間であって緑色光
の光路上には、画像中心部の緑色光の光量を抑制して輝
度を低下させる第２の凹レンズ３０２が設けられている
。

次に、第７図を参照しながら、以上のように構成された
第３実施例の動作について説明する６まず、赤色光につ
いては、透過光量調節部材１０２の作用により、同図（
Ａｌ　に矢印Ｆ４．Ｆ５で各々示すように周辺部におけ
る光量が低減される。これによって、赤色光の輝度分布
は、同図ｆＡｌのグラフＬ４からＬ５となる。

これに対し、青色光、緑色光については、凹レンズ３０
０．３０２の作用により、同図＋８）に矢印Ｆ６で示す
ように中央部における光量が低減される。これによって
、青及び縁先の輝度分布は、同図（Ｂ）のグラフＬ６か
らＬ７となる。

以上のように、この第３実施例によれば、赤色光のみな
らず青及び緑色光についても光量の調節が行なわれて色
ムラが低減される。

く第４実施例〉次に、第８図を参照しながら本発明の第４実施例につい
て説明する。この第４実施例は、第１１図の従来例に本
発明を適用したもので、前記第１実施例に対応するちの
である。

第８図において、反射鏡４４．４６間であって赤色光の
光路上には、画像中央部の赤色光の光量を増大して輝度
を高める凸レンズ４００と、画像周辺部の赤色光の光量
を抑制して輝度を低下させる透過光量調整部材４０２が
各々設けられている。また、反射ｆｊ？５２．５４間で
あって青色光の光路上には、画像中央部の青色光の光量
を増大して輝度を高める凸レンズ４０４と、画像周辺部
の青色光の光量を抑制して輝度を低下させる透過光量調
整部材４０６が各々設けられている。

この実施例によれば、緑色光よりち光路長が大きい赤色
光及び青色光に対して、第３図（Ａｌに示した第１実施
例と同様の光量調整が行なわれる。

これによって、Ｒ，Ｇ、Ｂ多光の輝度分布の均一化が図
られる。

〈第５実施例〉次に、第９図を参照しながら本発明の第５実施例につい
て説明する。この第５実施例は、前記第４実施例の凸レ
ンズのかわりに凹レンズを用いたちので、前記第３実施
例に対応するものである。

第９図において、反射鏡４４．４６間であって赤色光の
光路上には、画像周辺部の赤色光の光量を抑制して輝度
を低下させる透過光量調整部材５００が各々設けられて
いる。また、グイクロイックミラー４２と液晶ライトバ
ルブ５０との間であって緑色光の光路上には、画像中央
部の緑色光を抑制して輝度を低下させる凹レンズ５０２
が設けられている。更に、反射鏡５２．５４間であって
青色光の光路上には、画像周辺部の青色光の光量を抑制
して輝度を低下させる透過光量調整部材５０４が各々設
けられている。

この実施例によれば、光路長が大きい赤色光及び青色光
に対して第７図（Ａ）に示した光量調整が行なわれ、光
路長が小さい緑色光に対して同図（Ｂ）に示した光量調
整が行なわれる。これによって、Ｒ，Ｇ、Ｂ多光の輝度
分布の均一化が図られる。

〈他の実施例〉なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない、各色光の光路長は、グイクロイックミラーなどの
光学素子の配置によって変化するので、いずれの光路に
どのような光量調整手段を設けるかは、その光量分布に
応じて適宜設定される。また、上述したように、光源と
りフレフタの構成によっては各色の輝度分布が逆となり
、光源に近いところでは画像全体でフラットな分布とな
り、光源から遠いところでは画像中央で輝度が高くなる
分布となる場合もある。

いずれにしても、画像周辺部の輝度が高い色光の光路中
に透過光量調整部材を設け、画像中央部の輝度が低い色
光の光路中に凸レンズを設け、あるいは画像中央部の輝
度が高い色光の光路中に凹レンズを設けることにより、
最終的にスクリーン上で各色光の輝度分布が均一化され
ればよい。

また、場合によっては、Ｒ，Ｇ、Ｂの各光路長が各々相
違するような場合ら考えられる。このときには、光路長
の相違に対応して光量調整を行なうようにする。

更に、凸レンズ、凹レンズ、透過光量調整部材を、光路
中に存在する他の構成部材と一体に形成するようにして
ちよく、各色光の光路中に設けられている反射鏡などの
光学素子による輝度分布への影響なども考慮して、透過
光量調整部材などの光量調整特性を決定するようにして
もよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、各色光の光路長
差等によって生ずる輝度分布差を、凸レンズ、凹レンズ
、透過光量調整部材などの光量調整手段を組合わせて調
整することとしたので、合成画像の色ムラが良好に低減
されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す側面図、第２
図は前記実施例の主要部の斜視図、第３図は前記第１実
施例の作用を示すグラフ、第４図は前記実施例における
透過光量調節部材の種々の態様を示す説明図、第５図は
第２実施例を示す説明図、第６図は第３実施例を示す側
面図、第７図は前記第３実施例の作用を示すグラフ、第
８図は第４実施例を示す側面図、第９図は第５実施例を
示す側面図、第１０図および第１１図は各々従来装置を
示す側面図、第１２図は光路長差によって生ずる各色光
の輝度分布を示すグラフである。１０・・・光源、１２・・・フィルタ、１４・・・青色
グイクロイックミラー、１６．２４．２６．４４゜４６
．５２．５４・・・反射鏡、１８．２２．２８４８．５
０．５６・・・液晶ライトバルブ（画像形成手段）、２
０・・・緑色グイクロイックミラー３２．６０・・・投
写レンズ、３４．６２・・・スクリーン、１００，４０
０．４０４・・・凸レンズ（第２の光量調整手段）　、
　１０２，４０２．４０６，５００．５０４・・・透過
光量調節部材（第１の光量調整手段）　、　３００．３
０２．５０２・・・凹レンズ（第３の光量調整手段）。第図第３図第２図第８図第図第１／図２第Ｏ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の光源から放射された光を必要な原色光に分
離するとともに、各画像形成手段に各々入射して各原色
光の画像を形成し、その後これらの画像を合成して投写
する投写型カラー表示装置において、前記分離された原色光のうちの画像の周辺部に相当する
部分の光量を低減する第１の光量調整手段と、画像の中
央部に相当する部分の光量を増大する第２の光量調整手
段とを、分離された各原色光の輝度分布を考慮して、少
なくとも一つの原色光の光路上に配置したことを特徴と
する投写型カラー表示装置。
（２）所定の光源から放射された光を必要な原色光に分
離するとともに、各画像形成手段に各々入射して各原色
光の画像を形成し、その後これらの画像を合成して投写
する投写型カラー表示装置において、前記分離された原色光のうちの画像の周辺部に相当する
部分の光量を低減する第１の光量調整手段を、分離され
た各原色光の輝度分布を考慮して少なくとも一つの原色
光の光路上に配置し、画像の中央部に相当する部分の光
量を低減する第３の光量調整手段を、分離された各原色
光の輝度分布を考慮して他の原色光の光路上に配置した
ことを特徴とする投写型カラー表示装置。