JP3509338B2 - 反射形lcd投射装置の光学系 - Google Patents
反射形lcd投射装置の光学系Info
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Description
ジェクターに係り、さらに詳細には二枚の反射形液晶表
示素子を用いて画質を向上させ得る液晶表示素子プロジ
ェクターの光学系に関する。
した画面を有する映像表示手段の要求が漸増してきた。
しかしながら、従来の一般的な映像表示手段であったテ
レビジョン受像機を構成する直視形陰極線管は画面を大
型化させるために陰極線管自体を大型に制作すべきであ
るが、これに伴う現実的な諸制約条件などによって大型
化に限界があった。さらに、前記した技術的難題を乗り
越えある程度大型化された陰極線管の制作が可能になっ
ても、それに伴う陰極線管の荷重が増えるようになる。
を乗り越えてさらに大型化した画面が得られるように開
発されて実用化されたのが所謂プロジェクションテレビ
ジョンやビデオプロジェクターなどのような映像投射シ
ステムである。
れた小型陰極線管(CRT)や液晶表示素子(以下LC
Dと言う)などの映像ディスプレイ手段を用いて映像を
発生させ、該映像を、光学レンズを通じて拡大させて大
型スクリーンに投射する方式のシステムである。
図1に示されたような前面投射形LCDプロジェクター
がある。このLCDプロジェクターは光源として白色光
を出射するランプ11とビデオ映像のディスプレイ手段
として前面にコリメーティングレンズが備えられた3枚
の透過形LCD12,13,14を具備している。そし
て、前記ランプ11から発散される白色光は二色性ミラ
ー(dichroic mirror)15,17によりR,G,Bの三
色に分離される。このように分離された各カラーの光は
それぞれそれに対応する映像信号を示す前記LCD1
2,13,14に照射され、このLCDを通過した各カ
ラーの光は再び二色性ミラー18,20により再合成さ
れた状態で投射レンズ19に入射する。次に、投射レン
ズ19は前記LCD12,13,14に示された映像を
スクリーン20に投射する。
プロジェクターは偏光フィルターを使用するなど、その
照明光により画面の明るさ及びコントラストが落ちる短
所があった。画面のコントラストを高めるためには映画
館におけるように室内照明をできるだけ抑制して暗い状
態にしなければならない不都合があった。
点を勘案したものであり、本発明の目的は画質をより向
上させるように2枚の反射形液晶表示素子を用いるLC
Dプロジェクターの光学系を提供することである。
ために本発明によるLCDプロジェクターの光学系は光
源と、この光源より出射される特定の偏光の光のみを透
過させ他の偏光の光を反射させる光分離器と、この光分
離器により分離されたそれぞれの光に対応して各偏光の
光を反射させるように設けられた第1液晶表示パネル及
び第2液晶表示パネルと、前記第1液晶表示パネル及び
第2液晶表示パネルにより反射された光をスクリーンに
投射する投射レンズとを含み、前記第1液晶表示パネ
ル、前記光分離器、前記投射レンズ及び前記スクリーン
は同一の第1光軸上に位置し、前記光源、前記光分離器
及び前記第2液晶表示パネルは前記第1光軸に対して所
定の角度を成す同一の第2光軸上に位置する。本発明に
よるLCDプロジェクターの光学系は、上記の投射レン
ズを透過した光の経路上に位置する背面投射スクリーン
を含んでもよい。
において、特に前記第1液晶表示パネル及び前記第2液
晶表示パネル中いずれか一方はカラ−信号用液晶表示パ
ネルであることが望ましく、他方は黒白信号用液晶表示
パネルであることが望ましい。そして、前記第1液晶表
示パネルと第2液晶表示パネルはそれぞれ前記光分離器
により分離されたそれぞれの偏光を集光できるようにそ
れらの前面に第1集光レンズと第2集光レンズとをそれ
ぞれ具備することが望ましく、前記第1液晶表示パネル
と前記第1集光レンズとの間、及び前記第2液晶表示パ
ネルと前記第2集光レンズとの間にはそれぞれλ/4波
長板を具備することが望ましい。そして、前記光分離器
は前記光源より出射される光の軸に対して一定の角度に
傾いて設けられたPBS(偏光ビームスプリッター(Pol
arizing Beam Splitter))であることが望ましく、前
記光分離器は前記光源より出射される光の軸に対し45
°に傾いて設けられることが望ましい。さらに、前記第
1光軸と前記第2光軸は前記光分離器を中心に交差し実
質的には90°の角度をなすことが望ましい。
学系において、前記第1光軸と第2光軸とがなす角度、
及び前記光源に対し前記光分離器がなす角度はそれぞれ
光学系の特性に応じて望ましく調整して所定の角度を成
させ得る。
明を詳細に説明する。
CDプロジェクターの光学系は光源としてのランプ31
とこのランプ31より出射される光の軸に対して一定の
角度に傾いて設けられたPBS32を含む。ここで、前
記PBS32は前記ランプ31より出射される特定の偏
光の光だけを透過させ他の偏光の光は反射させる光分離
器である。そして、前記光分離器であるPBS32によ
り分離された光を集光できるようにそれぞれに対応して
設けられた第1集光レンズ33と第2集光レンズ34と
を含む。さらに、前記第1集光レンズ33と第2集光レ
ンズ34によりそれぞれ集光された特定の偏光の光が前
記PBS32に再び反射されるよう、前記第1集光レン
ズ33及び前記第2集光レンズ34と並んで位置する第
1液晶表示パネル37と第2液晶表示パネル38とを含
んでいる。さらに、互いに並んで位置するように設けら
れた前記第1液晶表示パネル37と前記第1集光レンズ
33との間、及び前記第2液晶表示パネル38と前記第
2集光レンズ34との間にはそれぞれλ/4波長板3
5,36を含む。そして、前記第1液晶表示パネル37
と第2液晶表示パネル38により反射された光をスクリ
ーンSに投射する投射レンズ39とを含む構造である。
スクリーンSは、この投射レンズ39を透過した光の経
路上に位置する。
ジェクターの光学系において、前記ランプ31より出射
される光は偏光方向のない状態で出射されるが前記PB
S32を透過しながらs波とp波の直線偏光に分離され
る。従って,前記ランプ31より出射された光は光損失
が生じない。
BS32により分離されたs波は前記PBS32に反射
されて前記第1集光レンズ33とλ/4波長板35を通
過しながら円偏光に変わる。この円偏光はLCDがオン
(ON)状態の場合前記第1液晶表示パネル37より反
射されて再びλ/4波長板35を通過する。この際、入
射光軸に対し90°に偏光された状態で出射されるので
p波に変わる。このように偏光されたp波は前記PBS
32を透過して投射レンズ39を通じてスクリーンSに
投射される。
はLCDで入射光が散乱して投射レンズ39に到達しな
くなる。
枚のLCDを具備しているが、これらはそれぞれ図4及
び図5に示したように1枚のLCDは黒白信号用に用い
られ、もう1枚のLCDはカラー信号用に用いられる。
従って、画面上では2個の画像が重畳されて一つのカラ
ー画像を表せるようになる。
光学系に具備される2枚のLCD中カラーLCDの構造
を示した概略図であり、図5は本発明による液晶プロジ
ェクターの光学系に具備される2枚のLCD中白黒LC
Dの構造を示した概略図である。
合は画素が赤R、緑G、青Bとに分離されて解像度が落
ちるが、白黒Y信号用LCDから反射された光と重畳投
射することにより解像度の低下を防止し得る。
プロジェクターの光学系は光源より出射される特定の偏
光の光だけを透過させる光分離器を具備し、この光分離
器により分離された光に対応して各波長の光をLCDの
オン、オフ状態に応じて透過及び散乱させるように設け
られた2枚の反射形LCD即ち、白黒信号用LCD1枚
とカラー信号用LCD1枚を具備して、白黒信号用LC
Dから反射された光とカラー信号用LCDから反射され
た光を重畳投射することにより解像度を向上させ得る。
ーの光学系の構成を示した概略図である。
学系の構成を示した概略図である。
学系を説明するためのλ/4波長板の原理を示した概略
図である。
学系に具備される2枚のLCD中カラーLCDの構造を
示した概略図である。
学系に具備される2枚のLCD中白黒LCDの構造を示
した概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源と、前記 光源より出射される特定の偏光の光のみを透過させ
他の偏光の光を反射させる偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッター により分離されたそれぞれ
の光を反射させるように設けられた第1液晶表示パネル
及び第2液晶表示パネルと、 前記第1液晶表示パネル及び前記第2液晶表示パネルに
より反射された光をスクリーンへ投射する投射レンズと
を含み、 前記第1液晶表示パネル、前記偏光ビームスプリッタ
ー、及び前記投射レンズは、第1光軸上に位置し、 前記光源、前記偏光ビームスプリッター、及び前記第2
液晶表示パネルは、前記第1光軸に対して所定の角度を
成す第2光軸上に位置し、 前記第1液晶表示パネル及び第2液晶表示パネルの一方
は、カラー信号用液晶表示パネルであり、他方は、白黒
信号用液晶表示パネルである ことを特徴とするLCDプ
ロジェクターの光学系。 - 【請求項2】 前記第1液晶表示パネル及び前記偏光ビ
ームスプリッターの間に第1レンズを有し、 前記第2液晶表示パネル及び前記偏光ビームスプリッタ
ーの間に第2レンズを有する ことを特徴とする請求項1
記載のLCDプロジェクターの光学系。 - 【請求項3】 前記第1液晶表示パネル及び前記第1レ
ンズの間、並びに前記第2液晶表示パネル及び前記第2
レンズの間に、それぞれ、λ/4波長板を有することを
特徴とする請求項1又は2記載のLCDプロジェクター
の光学系。 - 【請求項4】 前記偏光ビームスプリッターは、前記光
源より出射される光の軸に対して45°傾いて設置され
たことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の
LCDプロジェクターの光学系。 - 【請求項5】 前記第1光軸及び前記第2光軸は、90
°の角度をなすことを特徴とする請求項1記載のLCD
プロジェクターの光学系。 【0001】
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