(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置であって、複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を階段状に配置された複数のプリズムで同一方向に分割反射するための分割反射手段を備えた投射型表示装置において、
前記分割反射手段は、光路方向に向けて直角部分を配置し、該直角部を挟んだ２面に反射膜が施された複数の直角三角柱プリズムから成り、
前記直角三角柱プリズムを離散的に配置し、隣接するプリズム同士を光路方向でプリズムの高さとほぼ同寸法ずつずらして配置し、前記分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とすることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置であって、複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を階段状に配置された複数のプリズムで同一方向に分割反射するための分割反射手段を備えた投射型表示装置において、
前記光源は、第１の光源と第２の光源を備え、
前記リフレクタは、第１のリフレクタと第２のリフレクタを備え、
前記分割反射手段は、前記プリズムの傾斜面を前記第１のリフレクタの開口部に対して平行に対向させ、もう一方の傾斜面を光路方向に向けて配置する全反射プリズムと、傾斜面を第２のリフレクタの開口部に対して平行に対向させ、もう一方の傾斜面を光路方向に向けて配置する全反射プリズムを連結し、連続的にプリズムの高さとほぼ同寸法ずつずらして配置してなり、前記分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とすることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置において、
複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を複数の短冊状に、かつ、ほぼ同一方向に分割反射するための分割反射手段を備え、
前記分割反射手段は、ガラス板に反射層と透明層を交互に配置し、前記ガラス板を前記リフレクタの開口部に対して４５°傾向させてハの字状であって該ガラス基板を交互に対向させて、かつ、平行に２列並設配置して、該分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とすることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型液晶プロジェクタに関し、特に、液晶プロジェクタの液晶表示装置の照明光の角度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクタ等の液晶表示装置は、光源ランプからの出謝光を液晶ライトバルブに照射して、該液晶ライトバルブにおいて、照射された光に表示画像に対応した変調を施した後に、投写光学系を介して投写面上に投写画像を形成するようにされている。
しかしながら、前記液晶ライトバルブにおける照射光の変調処理は、画像情報に対応した特定の偏光成分のみを使用するため、光源ランプからの出謝光をそのまま液晶ライトバルブに照射しても、偏光方向が異なる光成分は利用されない。そのため、投写画像を明るくするためには、ワット数の高い光源ランプを使用して光源の輝度を高める必要があった。
【０００３】
そこで、特開平１１−９６８０３号公報や、１９９９年４月テクノタイムズ社発刊の「月刊ディスプレイ」ＶＯＬ．５  Ｎｏ．４等に開示されているように、複数の照明光源を用いた投射型プロジェクタの光源装置が提案されている。
ここで、前記光源装置を図を参照して説明する。図６は従来の投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図を示すものである。
前記光源装置の構成は、例えば、図５に示すように、光源１、２と、前記光源１、２からの光を反射するためのリフレクタ３、４と、前記リフレクタ３、４で反射された各々の光源１、２からの光を同一方向に反射するための反射鏡２９を備えたものであって、前記リフレクタ３、４は、前記反射鏡２９をはさんで対向して配置され、前記反射鏡２９は、前記リフレクタ３、４に対して各々４５°傾斜して、いわゆる「ハの字状」に配置されている。
【０００４】
前記リフレクタ３、４で反射された各々の光源１、２からの反射光は、前記反射鏡２９によって同一方向に反射され、一対のフライアイレンズ６、７および偏光素子８を通過して、コンデンサーレンズ９〜１４および色分離・反射ミラー１５〜２０によって、映像信号変換用ライトバルブ２１〜２３に集光される。そして、３色に色分解された映像信号は色合成プリズム２４によって、１つの光路に合成され、投写レンズ２５によって、拡大投影されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成によると、色分離・反射ミラー１５〜２０、色合成プリズム２４および投写レンズ２５への入射光角度特性が光源１からの光と光源２からの光とでは異なるため、光源１と２の照度差による色ムラや１光源での投影時の色ムラが発生するという問題がある。
【０００６】
ここで、入射角度分布の比較を図面を参照して説明する。
図７は従来の反射ミラーによるミラー入射角度分布を示すグラフ、図８の（ａ）は従来の反射ミラーによる光路の進行を示す説明図、（ｂ）は従来の反射ミラーによる光の強度分布を示す説明図である。
従来の反射ミラーによるミラー入射角度分布は、図７に示すように、色分離・反射ミラー１５における光源１、２からの光の入射角度分布の入射角度に応じた光強度を表したものである。図６によると、光源１と光源２の入射角度分布の差により、色分離・反射ミラー１５の色分離分光特性が異なることが分かる。これにより色ムラが発生するわけである。
【０００７】
次に、投射レンズの瞳における光源１からの光の強度分布は、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、投射レンズの物面の像高がセンター（ＬＣＤ中央部）の場合の光の強度分布を表したものである。これによると、像高が変化すると取り込む光量が変化するため、像高が大きくなるにしたがって瞳が潰れる。従って、Ｒｃｈ、Ｇｃｈの照明光の角度分布と１度反転するＢｃｈの照明光の角度分布に設計上差が生じて、投射レンズでの取り込む光量や色配分に差が生じると、結果的に拡大投影像の色ムラが発生するわけである。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、光源に応じて、色分離ミラーや色合成プリズム部、投射レンズ部のそれぞれの角度分布が偏ることのなく、色ムラを改善した投射型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】
本発明は、前記目的を達成するため、複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置であって、複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を階段状に配置された複数のプリズムで同一方向に分割反射するための分割反射手段を備えた投射型表示装置において、前記分割反射手段は、光路方向に向けて直角部分を配置し、該直角部を挟んだ２面に反射膜が施された複数の直角三角柱プリズムから成り、前記直角三角柱プリズムを離散的に配置し、隣接するプリズム同士を光路方向でプリズムの高さとほぼ同寸法ずつずらして配置し、前記分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とすることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置であって、複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を階段状に配置された複数のプリズムで同一方向に分割反射するための分割反射手段を備えた投射型表示装置において、前記光源は、第１の光源と第２の光源を備え、前記リフレクタは、第１のリフレクタと第２のリフレクタを備え、前記分割反射手段は、前記プリズムの傾斜面を前記第１のリフレクタの開口部に対して平行に対向させ、もう一方の傾斜面を光路方向に向けて配置する全反射プリズムと、傾斜面を第２のリフレクタの開口部に対して平行に対向させ、もう一方の傾斜面を光路方向に向けて配置する全反射プリズムを連結し、連続的にプリズムの高さとほぼ同寸法ずつずらして配置してなり、前記分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とするものである。
また、本発明は、複数の光源より発せられた光を、フライアイレンズ等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ等の所定の光路を経由し、液晶パネル等のライトバルブに集光して、該ライトバルブで映像情報に変換するようにした投射型表示装置において、複数の光源を備え、前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えると共に、前記リフレクタで集光された光を複数の短冊状に、かつ、ほぼ同一方向に分割反射するための分割反射手段を備え、前記分割反射手段は、ガラス板に反射層と透明層を交互に配置し、前記ガラス板を前記リフレクタの開口部に対して４５°傾向させてハの字状であって該ガラス基板を交互に対向させて、かつ、平行に２列並設配置して、該分割反射手段による反射光幅を、フライアイレンズの単セル幅の整数倍とするものである。
【００１１】
本発明によれば、複数の光源と前記光源の光を集光するための複数のリフレクタを備えることにより、照射光の輝度を高めることができる。さらに、リフレクタで集光された光を複数の短冊状に、かつ、ほぼ同一方向に分割反射するための分割反射手段を備えることにより、色分離・反射ミラーの入射角度分布や投射レンズへの入射角度分布を偏りのない分布にすることができるので、投影像の色ムラの改善を図ることができる。
【００１２】
また、前記分割反射手段による反射光幅をフライアイレンズの単セル幅の整数倍とすることにより、色分離・反射ミラーの入射角度分布や投射レンズへの入射角度分布を偏りのない分布にすることができる。
また、前記分割反射手段を、プリズムの直角部を挟んだ２面に反射膜を施し、前記プリズムをアレイ状に配置することにより、複数の小さな反射ミラーを用いて、簡単な構成で省スペース化が実現できる。
また、前記分割反射手段として、反射ミラー層を有するガラス板を用いることにより、低コストで前記と同様な効果を奏することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図、（ａ）は本実施形態のプリズムの詳細を示す正面図、図２の（ａ）は本実施形態の三角柱プリズムによる光路の進行を示す説明図、（ｂ）は本実施形態の三角柱プリズムよる光の強度分布を示す説明図である。
【００１４】
本実施形態は、図１の（ａ）に示すように、２つの光源１、２より発せられた光を、フライアイレンズ６、７等のインテグレータ部を介してコンデンサーレンズ９〜１４等の所定の光路を経由し、液晶パネル等の液晶ライトバルブ２１〜２３に集光して、該液晶ライトバルブ２１〜２３で映像情報に変換するようにした投射型表示装置において、２つの光源１、２と、前記光源１、２の光を集光するための２つのパラボラリフレクタ３、４を備えると共に、前記パラボラリフレクタ３、４で集光された光を複数の短冊状に、かつ、ほぼ同一方向に分割反射するためのプリズム５を備えるものである。
【００１５】
前記パラボラリフレクタ３、４は、前記光源１、２を各々包囲すると共に前記光源１、２からの光を反射するための反射板３ａ、４ａと、反射された光が出謝される開口３ｂ、４ｂを有してなり、該パラボラリフレクタ３、４の間に複数の前記プリズム５を介在して各々の開口部３ｂ、４ｂが対向して配置されている。
【００１６】
前記プリズム５は、図１の（ｂ）に示すように、直角部を５ａとして、該直角部５ａを挟む面（以下、傾斜面と称する。）を５ｂ、５ｃとし、該直角部５ａと対向する面（以下、底面と称する。）５ｄとする。前記傾斜面５ｂ、５ｃの表面は、可視光増反射アルミ蒸着、またはコールドミラー蒸着が施されており、傾斜面の幅ｄをフライアイレンズの単セル幅ｆｄの整数倍とされ、かつ、前記フライアイレンズのセル境界ｆｙと該プルズムによる光の合成境界ｐｙを一致させている。
また、前記プリズム５は、底面５ｄを前記パラボラリフレクタ３、４とほぼ直角となる位置に配置されている。すなわち、傾斜面５ｂ、５ｃは各々４５°の角度をもって前記パラボラリフレクタ３、４の開口部３ｂ、４ｂと対向する位置に配置され、直角部５ａは、所定の光路に向けて配置される。
また、前記プリズム５は、隣接するプリズム５同士が、光源１、２に対してほぼ平行でかつ底面５ｄの幅とほぼ同寸法ずつずれ配置されると共に、光路方向でプリズム５の高さとほぼ同寸法ずつずれて階段状に配置されいる。
【００１７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、前記光源１、２から発せられた光線は、図１、２の（ａ）に示すように、前記パラボラリフレクタ３、４によってお互いに対向する方向に集光される。集光された光線は、段階状に配置されたプリズム５によってほぼ直角方向に反射される。そして、一対のフライアイレンズ６、７および偏光素子８を通過して、コンデンサーレンズ９〜１４および色分離・反射ミラー１５〜２０によって、映像信号変換用ライトバルブ２１〜２３に集光される。前記映像信号変換用ライトバルブ２１〜２３において３色に色分解された映像信号は色合成プリズムニ２４よって、１光路に合成され、投写レンズ２５によって、拡大投影される。
【００１８】
本実施形態によるプリズムによると、図３に示すように、光源１、２における入射角度による光強度は、図７に示す従来の反射ミラーによるミラー入射角度分布と比較して、光源１、２共に入射角度４５°近辺を中心にほぼ対称に分布することができるため、光源の違いによる色ムラの発生を低減することができる。
また、図２の（ｂ）に示すように、光源からの光の投影レンズ瞳像の瞳上での偏りを低減することができるため、投影レンズによる取り込み色配分の差を少なくすることにより、色ムラの発生を低減できる。
【００１９】
また、本実施形態のようなプリズム５の配置によると、光源１、２からの光は櫛形に分離されてお互いの隙間を補間するように合成することができる。すなわち、光源１、２の光を交互に配列することにより、光源の違いによる入射角度に応じた光強度の差を相殺することができる。また、前記プリズムのフライアイ６側からの見かけ上の幅ｄをフライアイの単セル幅ｆｄの整数倍とすると共に、フライアイのセル境界ｆｙと前記プリズムによる光の合成境界ｐｙを一致させることにより、光源による投影像の照度差を低減することができる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、複数のプリズム５をほぼ等間隔に、かつ、階段上に配置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、変形例１として、図４の（ａ）に示すように、可視光増反射アルミ蒸着、または、コールドミラー蒸着された反射層と透明層を交互に配置するガラス基板２６、２７をパラボラリフレクタの開口部に対して４５°傾向させて「ハの字」状であって該ガラス基板２６、２７を交互に対向させて、かつ、ほぼ平行に２列並設させるものであってもよい。
図４の（ｂ）および（ｃ）は、変形例１の反射ミラー２６、２７の構成を示す詳細図である。
【００２１】
また、変形例２として、図５に示すように、プリズムの傾斜面２８ｂをパラボラリフレクタ３の開口部３ａに対してほぼ平行に対向させ、もう一方の傾斜面を光路方向に向けて配置する全反射プリズム２８と、傾斜面２８ｃをパラボラリフレクタ４の開口部４ａに対してほぼ平行に対向させ、もう一方の傾斜面２８ｂを光路方向に向けて配置する全反射プリズム２８を連結し、前記実施形態のように、連続的に階段状に配置するようにしたものであってもよい。
【００２２】
前記変形例１、２の何れの場合においても、光源１、２からの２つの光を混ぜ合わせる効果により、光源１、２の照度差や片側１灯出の点灯時に、光の色分離ミラー、色合成プリズムおよび投射レンズへの入射光角度特性の偏りを、図３に示すものと同様に光量分布を改善することができる。
【００２３】
さらに、その他の例として、複数の光源を使用した投射型表示装置において、その光源を任意または規則的に点灯および消灯自在とする光源制御手段を備えるものであってもよい。この場合には、複数の光源のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによる調光システムが可能になり、さらに光量分布の改善を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、投射型表示装置において、複数の光源と複数のリフレクタを備え、プリズムなどを用いた複数の分割反射手段を備えて、複数の光源の光を混ぜ合わせることにより、色分離・反射ミラーの入射角度分布や投射レンズへの入射角度分布を偏りのない分布にすることができ、従って、投影像の色ムラの低減を図ることができるという効果がある。
また、プリズムを有効に使用することにより、さらに簡単な構成で、投影像の色ムラの低減を図ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図、（ｂ）は前記光学部品のひとつの三角柱プリズムの詳細図である。
【図２】（ａ）は本実施形態の三角柱プリズムによる光路の進行を示す説明図、（ｂ）は本実施形態の三角柱プリズムによる光の強度分布を示す説明図である。
【図３】本実施形態のミラー入射角度分布を示すグラフである。
【図４】（ａ）は本実施形態の変形例１の投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図、（ｂ）は変形例１の反射ミラー２６の構成を示す詳細図、（ｃ）は変形例１の反射ミラー２７の構成を示す詳細図である。
【図５】本実施形態の変形例２の投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図である。
【図６】従来の投射型表示装置の光学部品の構成を示す概略図である。
【図７】従来のミラー入射角度分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）は従来の投射型表示装置の光路の進行を示す説明図、（ｂ）は従来の反射ミラーによる光の強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２  光源
３、４  パラボラリフレクタ
５  三角柱プリズム
５ａ  直角部
５ｂ、５ｃ  傾斜面
５ｄ  底面
６、７  フライアイズレンズ
８  偏光素子
９〜１４  コンデンサーレンズ
１０〜２０  色分離・反射ミラー
２１〜２３  映像信号用ライトバルブ
２４  色合成プリズム
２５  投写レンズ
２６、２７  ガラス基板
２６ａ、２７ａ  反射層
２６ｂ、２７ｂ  透明層
２８  全反射プリズム
２９  反射鏡
【図１】
0003821622.tif 000002
【図２】
0003821622.tif 000003
【図３】
0003821622.tif 000004
【図４】
0003821622.tif 000005
【図５】
0003821622.tif 000006
【図６】
0003821622.tif 000007
【図７】
0003821622.tif 000008
【図８】
0003821622.tif 000009