(57)【要約】【課題】小型かつローコストの反射型液晶プロジェクタを提供する。【解決手段】ＰＢＳシート２７は、照明光の入射光軸αと、これに直交する反射光軸βの両方向に対して直交する方向を中心軸として、パネル面２０ａに対して凹状の円弧状に湾曲されている。光源部１３から照射された照明光は、偏光変換素子１４によってＳ偏光光に変換され、ロッドインテグレータ１６でエネルギー分布が均一化されてカラーホイール１７によって順次にＲ，Ｇ，Ｂの色光に変換され、ＰＢＳ１９に照射される。照明光は、ＰＢＳシート２７によりほぼ全反射して液晶表示パネル２０へ向けて照射される。ＰＢＳシート２７で反射した照明光は、パネル面２０ａを過不足無い照射範囲で照明する。パネル面２０ａで反射されたＲ，Ｇ，Ｂの各成分画像が順次にスクリーン３０上に投影され、スクリーン３０上で合成され、フルカラー画像が観賞できる。【選択図】図１
2011237637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を所定の偏光方向を有する照明光に変換する照明光学系と、前記照明光を変調して画像光に変換する反射型の液晶表示パネルと、前記画像光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた反射型液晶プロジェクタにおいて、
可撓性を有する透明なシート状の基板と、この基板上に設けられ、前記照明光学系から入射した照明光をその入射光軸とほぼ直交する方向へ反射させて前記液晶表示パネルへ導くとともに前記液晶表示パネルによって前記照明光から変換された画像光を透過して前記投映光学系へ導く偏光分離層とからなる偏光ビームスプリッタシートを設け、
この偏光ビームスプリッタシートを、これに対する前記入射光軸と、これに直交する反射光軸の両方向に対して直交する方向を中心軸として、前記液晶表示パネルのパネル面に対して凹状又は凸状の円弧状に湾曲させたことを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記偏光ビームスプリッタシートの周縁には、前記偏光ビームスプリッタシートを周囲から保持する変形自在の枠が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶プロジェクタ。
【請求項３】
前記偏光ビームスプリッタシート及び枠は、矩形状をしていることを特徴とする請求項１または２記載の反射型液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の液晶表示パネルを用いる反射型液晶プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の液晶表示パネル（ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon，LCoSは登録商標））を用いる反射型液晶プロジェクタが知られている。ＬＣＯＳは、シリコン基板と対向する透明基板の間に液晶を挟みこむ構造である。シリコン基板側には液晶駆動回路と画素電極を設け、透明基板と液晶層を通過した光は、画素電極にて反射される。透過型液晶デバイスでは、透明基板内に回路が作られているため開口率の低下に影響するが、反射型液晶デバイスでは、画素電極下に回路が作られているため高い開口率を持つことができる。
【０００３】
反射型液晶プロジェクタでは、液晶表示パネルに入射させる照明光を偏光する偏光子、及び液晶表示パネルによって画素ごとに変調された画像光を取り出す検光子として、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が使用されている。一般的なＰＢＳは、斜面を対向させて２つの直角プリズムを接合し、この接合された斜面の間に高屈折率材料と低屈折率材料の薄膜を交互に積層した多層膜が偏光分離層として設けられている。偏光分離層は、照明光をその偏光方向に応じて分離し、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する。また、偏光分離層として多層反射偏光フィルムを用い、これを感圧接着剤で剛性カバー（プリズム）に接着したＰＢＳも知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
液晶表示パネルに照明光を入射する照明光学系は、例えば光源、集光手段、ロッドインテグレータ、及びリレーレンズ等から構成されており、ロッドインテグレータの出射面の像をリレーレンズにより液晶表示パネルのパネル面に結像して、パネル面の有効反射領域を照明する。この照明光学系としては、液晶表示パネルのサイズ、すなわち有効反射領域に応じて照明範囲が決められたものが使用されている。
【０００５】
近年、ハイビジョンテレビの普及により、反射型液晶プロジェクタにより映写される画像についても、ハイビジョンサイズである１６：９の比率に対応することが求められ、液晶表示パネルのパネル面の画面サイズがハイビジョンサイズに対応した比率になってきている。ところが、照明光の照明範囲が従来のほぼ円形のままでは、無駄な領域にまで照明光を照射することになるため、照明系のレンズを集光レンズとシリンドリカルレンズとで構成したものが提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５２０７５６
【特許文献２】特開２００９−１０３８０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような２つの直角プリズムを接合してなる偏光ビームスプリッタやシリンドリカルレンズは、高価、かつ小型化が困難であるため、近年要望が高くなっているコンパクト性を重視したローコストな携帯型のプロジェクタには使用することができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、小型かつローコストの反射型液晶プロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の反射型液晶プロジェクタは、光源からの光を所定の偏光方向を有する照明光に変換する照明光学系と、前記照明光を変調して画像光に変換する反射型の液晶表示パネルと、前記画像光をスクリーンに投映する投映光学系とを備えた反射型液晶プロジェクタにおいて、可撓性を有する透明なシート状の基板と、この基板上に設けられ、前記照明光学系から入射した照明光をその入射光軸とほぼ直交する方向へ反射させて前記液晶表示パネルへ導くとともに前記液晶表示パネルによって前記照明光から変換された画像光を透過して前記投映光学系へ導く偏光分離層とからなる偏光ビームスプリッタシートを設け、この偏光ビームスプリッタシートを、これに対する前記入射光軸と、これに直交する反射光軸の両方向に対して直交する方向を中心軸として、前記液晶表示パネルのパネル面に対して凹状又は凸状の円弧状に湾曲させたことを特徴とする。
【００１０】
前記偏光ビームスプリッタシートの周縁には、前記偏光ビームスプリッタシートを周囲から保持する変形自在の枠が取り付けられていることが好ましい。また、前記偏光ビームスプリッタシート及び枠は、矩形状をしていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏光ビームスプリッタシートを、これに対する入射光軸と反射光軸の両方向に対して直交する方向を中心軸として、液晶表示パネルのパネル面に対して凹状又は凸状の円弧状に湾曲して設けたので、パネル面に合わせた照明範囲で照明光を効率よく液晶表示パネルに照射することができるとともに、コスト高の原因となるプリズムやシリンドリカルレンズが不要となり、小型かつローコストの反射型液晶プロジェクタを容易に実現できる。
【００１２】
偏光ビームスプリッタシートの周縁に変形自在の枠を取り付けたので、液晶表示パネルに対して凸状又は凹状に湾曲させるのが容易にできる。また、偏光ビームスプリッタシート及び枠を矩形状に形成したので、液晶表示パネルに対応させて液晶表示パネルを過不足なく照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】反射型液晶プロジェクタの構成を示す概略図である。
【図２】カラーホイールの平面図である。
【図３】ＰＢＳを液晶表示パネルのパネル面に対して凹状に湾曲させた状態を示す説明図である。
【図４】図３に示す状態での液晶表示パネルのパネル面に対する照明光の照射範囲を示す説明図である。
【図５】ＰＢＳを液晶表示パネルのパネル面に対して凸状に湾曲させた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例である反射型液晶プロジェクタ（以下、単にプロジェクタという）１０は、図１に示すように、制御部１１と、光学系１２とからなる。光学系１２は、光源部１３，偏光変換素子（ＰＣＳ）１４，集光レンズ１５，ロッドインテグレータ１６，カラーホイール１７，リレーレンズ１８（光源部１３〜リレーレンズ１８：照明光学系），偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１９，反射型の液晶表示パネル（ＬＣＯＳ）２０，投映レンズ２１（投映光学系）からなる。このプロジェクタ１０は、３色の画像光を１つの液晶表示パネル２０で生成する単板式である。
【００１５】
制御部１１は、映像信号受信部２２に入力される映像信号に基づいて、プロジェクタ１０の各部を統括的に制御するマイクロコンピュータ２３と、カラーホイール１７を回転駆動するカラーホイール駆動部２４と、液晶表示パネル２０を駆動するＬＣＯＳ駆動部２５とからなる。映像信号受信部２２には、外部入力端子等に接続されたチューナーやビデオプレーヤー等から、コンポジット信号やコンポーネント信号などの映像信号が入力される。
【００１６】
光源部１３は、白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤという）１３ａと、この白色ＬＥＤ１３ａから放出される照明光の光束をほぼ平行光にして反射するリフレクタ１３ｂとからなる。偏光変換素子１４は、周知のように偏光分離膜と反射膜と位相差板とから構成されている。偏光分離膜は、光源部１３からのランダム偏光光からＳ偏光光を透過し、Ｐ偏光光を反射する。このＰ偏光光は反射膜により進路を９０°曲げられた後、位相差板によってＳ偏光光に変換される。これにより、光源部１３からのランダム偏光光は偏光変換素子１４によって無駄なくＳ偏光光に変換される。
【００１７】
偏光変換素子１４によってＳ偏光光に変換された照明光は、集光レンズ１５で集光されてロッドインテグレータ１６の入射端面１６ａに入射される。ロッドインテグレータ１６は、ガラスで作った四角柱状のレンズ（ロッドレンズ）であり、入射端面１６ａに入射された照明光をその内部で全反射することにより、光束を重畳させ、出射端面１６ｂから出射される照明光のエネルギー分布を均一化する。
【００１８】
カラーホイール１７は、図２に示すように、略円板形状の基板１７ａに、ほぼ扇形をした同じサイズの、Ｒ光のみを透過するＲフイルタ１７ｂ，Ｇ光のみを透過するＧフイルタ１７ｃ，Ｂ光のみを透過するＢフイルタ１７ｄを、中心軸１７ｅの周りにそれぞれ等間隔に配置したものである。
【００１９】
カラーホイール１７は、カラーホイール駆動部２４によって駆動され、その回転開始のタイミングや回転速度は、マイクロコンピュータ２３によって制御される。このカラーホイール１７が回転することにより、各色のフイルタ１７ｂ〜１７ｄが選択的にロッドインテグレータ１６の出射端面１６ｂに対面し、照明光がＲ，Ｇ，Ｂの３色に時分割で色分離される。
【００２０】
マイクロコンピュータ２３の制御によって、カラーホイール駆動部２４は、ＬＣＯＳ駆動部２５と同期して駆動され、照明光がＲであるとき、液晶表示パネル２０の長方形をしたパネル面２０ａ（図３参照）には投映画像のＲ成分が表示され、照明光がＧであるとき、パネル面２０ａには投映画像のＧ成分が表示され、照明光がＢであるとき、パネル面２０ａには投映画像のＢ成分が表示される。この切り替えは、Ｒ→Ｇ→Ｂを１セットとして、例えば１／３０秒間で１セットの切り替えが行なわれる。
【００２１】
ＰＢＳ１９は、図３に示すように、矩形状をした湾曲変形自在なシート状の偏光ビームスプリッタシート（以下、ＰＢＳシートという）２７と、この周縁に嵌め込まれ、ＰＢＳシート２７を任意の形状で保持する例えばアルミニウム製の枠２８とからなる。ＰＢＳシート２７は、可撓性を有する透明なシート状の基板、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に、高屈折率材料と低屈折率材料の薄膜を交互に積層した多層膜が偏光分離層（誘電体多層膜）として設けられている。
【００２２】
偏光分離層は、リレーレンズ１８から入射した照明光を、振動方向が互いに直交する２つの偏光であるＰ偏光光，Ｓ偏光光に分離し、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する。ＰＢＳシート２７に照射される照明光は、偏光変換素子１４によってＳ偏光光に変換されているので、ＰＢＳシート２７の偏光分離層でほぼ全反射される。なお、ＰＢＳシート２７としては、例えば特表２００７−５２０７５６（特許文献１）に記載の多層反射偏光フィルムを用いることができる。
【００２３】
ＰＢＳシート２７が、照明光の入射光軸αと、これに直交する反射光軸βの両方向に対して直交する方向を中心軸として、パネル面２０ａに対して凹状の円弧状となるように、枠２８が湾曲されている。これにより、図４に示すように、ＰＢＳシート２７から反射された照明光による照射範囲３１（図面上にハッチングで示す領域）の長方形をしたパネル面２０ａの短手方向（長手方向に直交する方向）の長さＡ１は、ＰＢＳシート２７が平面状である場合よりも短くなり、パネル面２０ａの短手方向の長さＢ１よりも僅かに長くなる。また、照射範囲３１のパネル面２０ａの長手方向の長さＡ２は、ＰＢＳシート２７の湾曲によって変化することなく一定で、パネル面２０ａの長手方向の長さＢ２よりも僅かに長くなっている。この結果、パネル面２０ａは、照射範囲３１によって過不足無く照明されるから、光学系１２からの照明光が無駄なくパネル面２０ａに照射される。このため、照明光の利用効率が向上し、光量の大きな光源を使用しなくても、明るい投映画像を得ることができる。
【００２４】
ＰＢＳシート２７で反射された照明光が液晶表示パネル２０のパネル面２０ａに照射されると、パネル面２０ａに表示された画像に応じて照明光が変調されて画像光として反射される。この画像光には、パネル面２０ａに表示された画像に応じて、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分が含まれている。ＰＢＳシート２７はＰ偏光成分のみを透過するから、画像光のＰ偏光成分のみが投映レンズ２１に向かう。
【００２５】
投映レンズ２１は、図上、簡略化して示しているが、実際には、光軸上に配置された複数のレンズ群と、変倍や焦点調節を行うためのレンズ移動機構とからなり、画像光をスクリーン３０上に結像させる。上述したように、投影画像のＲ成分，Ｇ成分，Ｂ成分が、例えば１／３０秒間に、次々と連続してスクリーン３０上に結像され、スクリーン３０上で合成されるから、人間の目には違和感のないフルカラー画像がスクリーン３０上で観察される。
【００２６】
次に、上記構成による作用について説明する。プロジェクタ１０の電源を投入すると、光源部１３の白色ＬＥＤ１３ａが点灯される。また、ＬＣＯＳ駆動部２５は、映像信号受信部２２に入力された映像信号に基づいて液晶表示パネル２０を駆動し、カラーホイール駆動部２４は、液晶表示パネル２０の駆動タイミングに合わせて、カラーホイール１７を回転させる。
【００２７】
白色ＬＥＤ１３ａから照射された照明光は、リフレクタ１３ｂによって反射され、ほぼ平行光になって偏光変換素子１４に入射し、偏光変換素子１４によってＳ偏光光に変換される。このＳ偏光光の照明光は、集光レンズ１５によって入射端面１６ａからロッドインテグレータ１６内に入射される。ロッドインテグレータ１６内でエネルギー分布が均一化された照明光は、出射端面１６ｂから出射する。ロッドインテグレータ１６から出射された照明光は、カラーホイール１７によって順次にＲ，Ｇ，Ｂの３色に変換され、リレーレンズ１８によって順次にＰＢＳ１９に照射される。
【００２８】
ＰＢＳ１９に照射されたＳ偏光光である照明光は、ＰＢＳ１９によってほぼ全反射して液晶表示パネル２０へ向けて照射される。ＰＢＳ１９は凹状に湾曲されているから、ＰＢＳ１９で反射された照明光は、図４に示すような照射範囲３１で液晶表示パネル２０のパネル面２０ａを過不足無く照明する。
【００２９】
液晶表示パネル２０の駆動タイミングに合わせてカラーホイール１７が回転され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光が順次にパネル面２０ａに照射され、パネル面２０ａで反射されたＲ，Ｇ，Ｂの各成分画像が順次にスクリーン３０上に投影され、スクリーン３０上で合成される。これにより、スクリーン３０上でフルカラー画像を観賞することができる。
【００３０】
本実施形態のプロジェクタ１０は、薄くて軽くコンパクトなシート状のＰＢＳ１９を用いているから、高価で設置スペースをとる直角プリズムを用いた偏光ビームスプリッタや特殊なシリンドリカルレンズを用いる必要がなく、小型化、ローコスト化が容易にできる。
【００３１】
以上説明した実施形態は、ＰＢＳ１９を液晶表示パネル２０に対して凹状に湾曲させた例であったが、例えば、光学系１２が、照射範囲３１の長さＡ１がパネル面２０ａの長さＢ１よりも狭くなるような光学系である場合には、図５に示すように、凸状に湾曲させてもよい。このようにすると、小型の光学系を用いても、照射範囲３１の長さＡ１が長くなり、図４に示すように、照射範囲３１によってパネル面２０ａを過不足無く照明することができるから、照明光の光量が減少するものの、反射型液晶プロジェクタをより小型化することができる。
【００３２】
上記実施形態は、１個のＬＣＯＳを用いた単板式の反射型液晶プロジェクタであったが、３個のＬＣＯＳを用いてそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの画像光を生成する３板式の反射型液晶プロジェクタであってもよい。この場合、カラーホイールやその駆動部等が不要となる。
【００３３】
上記実施形態では、照明光を均一にするためにロッドインテグレータを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、単レンズを縦・横に並べた周知のフライアイレンズを２枚組み合わせ、照度ムラを打ち消し合うようにした光学系を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  反射型液晶プロジェクタ
１１  制御部
１２  光学系
１３  光源部
１４  偏光変換素子
１６  ロッドインテグレータ
１７  カラーホイール
１９  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
２０  液晶表示パネル
２０ａ  パネル面
２１  投映レンズ
２７  ＰＢＳシート
２８  枠
３１  照射範囲
α  入射光軸
β  反射光軸
【図１】
2011237637.tif 000003
【図２】
2011237637.tif 000004
【図３】
2011237637.tif 000005
【図４】
2011237637.tif 000006
【図５】
2011237637.tif 000007