JPH07319066A - 背面投射型プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】投影光学系への影響や、ＬＣＤ特性の劣化並び
に拡大投影像の解像力を劣化する問題を解消し、明る
い、フレアのない鮮明な拡大投影像を得る背面投射型プ
ロジェクタの提供。 【構成】本体ハウジング１０内に光学系を一体化して垂
直に配置し、スクリーン１２を本体ハウジングの側面開
口部１４に配置する。光学系は本体ハウジングの底部１
０Ａからリフレクター１６、メタルハライドランプ１
８、コンデンサーレンズ２０、熱線カットフイルタ２
２、第１の透過フレネルレンズ２６、カラーＬＣＤパネ
ル２４、第２の透過フレネルレンズ２８、投影レンズ３
０、反射ミラー３２を順に配置する。メタルハライドラ
ンプ１８からの照明光は、第１の透過フレネルレンズ２
６で平行光となり、映像が表示されているカラーＬＣＤ
パネル２４に入射され、このカラーＬＣＤパネル２４を
透過した映像光は空間的な変調を受けたのちに、第２の
透過フレネルレンズ２８を介して投影レンズ３０に導か
れ、反射ミラー３２で反射されてスクリーン１２に拡大
投影される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は背面投射型プロジェクタ
に係り、特に液晶表示板を照射して液晶表示板に表示さ
れた映像の映像光をスクリーンに投影するプロジェクタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示板（以下、「ＬＣＤパネ
ル」と称する）を用いた背面投射型プロジェクタとして
図２、図３、図４に示す光学系で構成したものが使用さ
れている。図２は、単板式プロジェクタの光学系の構成
を示し、ＬＣＤパネルに小型のＬＣＤカラーＴＶ５０を
用いて、このＬＣＤカラーＴＶ５０に表示された映像を
コンデンサーレンズ５２を介して光源５４で照射し、Ｌ
ＣＤカラーＴＶ５０を透過した映像の映像光を投影レン
ズ５６によってスクリーン５８に拡大投影するものであ
る。

【０００３】前記単板式プロジェクタの光学系は、構造
が簡単で小型、軽量となっているが、ＬＣＤパネルでの
光吸収によってＬＣＤパネルの温度が上昇し、これによ
る特性劣化も予想される。図３は、光の合成をダイクロ
イックプリズムで行う３板プリズム方式光学系の構成を
示している。同図によれば、リフレクター６０で反射さ
れた光源６２の光は、干渉フイルタ６４を透過した後、
Ｂの光のみがダイクロイックミラー６６で反射し、他の
光は透過する。次に、透過した光のうちＧの光のみがダ
イクロイックミラー６８で反射し、Ｒの光は透過する。
このようにＢ，Ｇ，Ｒの順に分光された光は専用の３枚
のＬＣＤパネル７０、７２、７４に入射して各色に対応
した映像が再生され、この映像はダイクロイックプリズ
ム７６に３方向からそれぞれ入射して各色の合成が行わ
れる。その合成映像は、投影レンズ７８によってスクリ
ーン８０に拡大投影される。

【０００４】このように構成された光学系では、光源６
２からの熱線が干渉フイルタ６４によって遮断されるの
で、各ＬＣＤパネル７０、７２、７４の光劣化や温度上
昇を防止することができる。しかし、この光学系では、
図示の如く多数のミラー（２枚のダイクロイックミラー
６６、６８と３枚の反射ミラー８２、８４、８６）と１
個のダイクロイックプリズム７６を使用して、各ＬＣＤ
パネル７０、７２、７４に対応した映像を再生し、合成
像を投影させる光学系全体の光軸を調整するのは難し
く、光軸がずれた場合には投影像の色ムラや色のにじみ
による解像劣化がとくに問題になる。

【０００５】図４は、光の合成をダイクロイックミラー
で行う３板ミラー方式光学系の構成を示し、図３に示し
た光学系と同一の部材には同一の符号を付して説明す
る。同図に示すように、光源６２からの光がＬＣＤパネ
ル７０、７２、７４に入射するまでは図３に示した光学
系と同じ原理であるが、光変調後の色合成を２枚のダイ
クロイックミラー９０、９２を用いて行っている。即
ち、ダイクロイックミラー９０でＧの光を反射して、透
過してきたＢの光と合成し、続いてダイクロイックミラ
ー９２でＲの光と合成した後、投影レンズ７８によりス
クリーンに拡大投影する。

【０００６】このように構成された光学系は、各ＬＣＤ
パネル７０、７２、７４の入射光側に設置されたコンデ
ンサーレンズ９４、９６、９８が投影レンズ７８への光
の絞り込みを行い、光利用効率の向上と投影レンズ７８
の小型化をはかっている。しかし、前記光学系は、多数
枚のミラーを使用しているので、図３に示した３枚プリ
ズム方式と同様な問題が発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図２
に示した単板式プロジェクタの場合では、光吸収による
温度上昇で特性が劣化するという欠点がある。また、図
３、図４に示したプロジェクタの場合では、光学系全体
における光軸調整が難しく、これにより投影像に残る色
ムラや色のにじみによる解像劣化が生じるという欠点が
ある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みて成され
たもので、光源の熱線が与える投影光学系への影響や、
ＬＣＤ特性の劣化並びに拡大投影像の解像力を劣化する
問題を解消して、明るい、フレアのない鮮明な拡大投影
像を得ることができる背面投射型プロジェクタを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、本体ハウジング内に液晶表示板を含む光学系
が配設されると共に、該本体ハウジングの側面に前記液
晶表示板で表示された画像が投影されるスクリーンが設
けられた背面投射型プロジェクタであって、前記光学系
は、光源と、該光源からの照明光を集光するコンデンサ
ーレンズと、該コンデンサーレンズで集光された照明光
を平行光に補正して前記液晶表示板に照射する第１の透
過フレネルレンズと、前記液晶表示板を透過した映像光
を集光する第２の透過フレネルレンズと、該第２の透過
フレネルレンズで集光された前記映像光を前記スクリー
ンに投影する投影レンズとから成ることを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】本発明に係る背面投射型プロジェクタによれ
ば、コンデンサーレンズで集光された光源からの照明光
は、第１の透過フレネルレンズで平行光となって、映像
が表示された液晶表示板を照射する。そして、液晶表示
板を透過した前記映像の映像光は、空間的な変調を受け
た後に、第２の透過フレネルレンズによって投影レンズ
に導かれ、そして、投影レンズによってスクリーンに拡
大投影される。

【００１１】本発明は、プロジェクタの光学系の基本形
がもっている特性、即ち、本体ハウジング内に光学系を
一体化して配置したことにより光の利用効率を高め、ま
た、液晶表示板を照射する照明光を平行光にすることに
より、液晶表示板の視角特性の影響を少なくすることが
できる。これにより、本発明の背面投射型プロジェクタ
では、明るい、フレアのない鮮明な拡大投影像を得るこ
とができる。

【００１２】請求項２記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記光学系を本体ハウジングの鉛直方向に配設し、
投影レンズからの投影光をスクリーンに向けて水平方向
に反射させる反射ミラーを設けたものである。これによ
り、本発明の背面投射型プロジェクタでは、本体ハウジ
ングを小型化しても映像光の光路を本体ハウジング内で
伸ばすことができる。

【００１３】請求項３記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記コンデンサーレンズを非球面レンズとして、周
辺光を多く集光するようにしたものである。これによ
り、本発明では、球面レンズのコンデンサーレンズを使
用するよりも投影像を明るくすることができる。更に、
コンデンサーレンズを非球面レンズとすると、レンズ設
計により光路長を短くでき、プロジェクタの厚みを薄く
することができる。

【００１４】請求項４記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記コンデンサーレンズを二分割レンズ又は耐熱レ
ンズとしたものである。これにより、本発明では、光源
熱によるコンデンサーレンズの割れを防止することがで
きる。請求項５記載の背面投射型プロジェクタは、前記
コンデンサーレンズの表面に反射防止膜を設けたもので
ある。これにより、本発明の背面投射型プロジェクタ
は、光源光量をロスすることなく有効利用できるので、
投影像を明るくすることができる。

【００１５】請求項６記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記コンデンサーレンズと前記第１の透過フレネル
レンズとの間に熱線カットフイルタを設けたものであ
る。これにより、本発明の背面投射型プロジェクタは、
光源熱による液晶表示板の温度上昇を防止することがで
きる。請求項７記載の背面投射型プロジェクタは、前記
第１の透過フレネルレンズの光源側の面、又は両面に反
射防止膜を設けたものである。これにより、本発明の背
面投射型プロジェクタは、光源からの照明光をロスする
ことなく有効利用できるので、投影像を明るくすること
ができる。

【００１６】請求項８記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記第２の透過フレネルレンズの投影レンズ側の
面、又は両面に反射防止膜を設けたものである。これに
より、本発明の背面投射型プロジェクタは、投影像を更
に明るくすることができる。更に、液晶表示板は液晶及
び偏光板を保護するため、パネルの両面にガラスを配置
することがある。当然ながら、この両側のガラスの光入
射側又は両面に反射防止膜を設けることにより投影像を
更に明るくすることができる。

【００１７】請求項９記載の背面投射型プロジェクタ
は、前記光源と前記第１の透過フレネルレンズとの間、
及び前記第２の透過フレネルレンズと前記投影レンズと
の間に、映像光以外の光を除去するフレア防止枠を設け
たものである。これにより、本発明の背面投射型プロジ
ェクタは、フレアのない鮮明な拡大投影像を得ることが
できる。

【００１８】請求項１０記載の背面投射型プロジェクタ
は、本体ハウジングの内壁を、黒化、又は波板構造、若
しくは耐熱モールを貼着して光反射防止構造としたもの
である。これにより、本発明の背面投射型プロジェクタ
は、本体ハウジングの内壁で反射する光によるフレアを
防止できるので、鮮明な拡大投影像を得ることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る背面投射
型プロジェクタの好ましい実施例について詳説する。図
１は本発明に係る背面投射型プロジェクタの実施例を示
す断面図である。この背面投射型プロジェクタは、カラ
ー表示の可能なプロジェクタとして、カラーＬＣＤパネ
ルを用いたフルカラープロジェクタの光学系の一部を改
良し、光学系（投影機）とスクリーンとを本体ハウジン
グ内に一体化して構成したものである。即ち、箱型に形
成された本体ハウジング１０内に光学系が一体化して垂
直に配置され、スクリーン１２が本体ハウジング１０の
側面開口部１４に配置されている。

【００２０】前記光学系は本体ハウジング１０の底部１
０Ａからリフレクター１６、光源であるメタルハライド
ランプ１８、コンデンサーレンズ２０が順に配置され、
該コンデンサーレンズ２０の上方には熱線カットフイル
タ２２、そして前記カラーＬＣＤパネル２４が第１の透
過フレネルレンズ２６と第２の透過フレネルレンズ２８
とで挟まれて配置されている。また、第２の透過フレネ
ルレンズ２８の上方には投影レンズ３０が設けられ、こ
の投影レンズ３０の上方には、映像光をスクリーン１２
に向けて水平に反射する反射ミラー３２が配置されてい
る。

【００２１】前記メタルハライドランプ１８からの照明
光は、第１の透過フレネルレンズ２６で平行光となっ
て、映像が表示されているカラーＬＣＤパネル２４に入
射され、このカラーＬＣＤパネル２４を透過した映像光
は空間的な変調を受けたのちに、第２の透過フレネルレ
ンズ２８を介して投影レンズ３０に導かれ、反射ミラー
３２で反射されてスクリーン１２に拡大投影される。

【００２２】このように構成された背面投射型プロジェ
クタによれば、プロジェクタの光学系の基本形がもって
いる特性、即ち、本体ハウジング１０内に光学系を一体
化して配置したことにより光の利用効率を高め、また、
カラーＬＣＤパネル２４を照射する照明光を第１の透過
フレネルレンズ２６で平行光にすることにより、カラー
ＬＣＤパネル２４の視角特性の影響を少なくすることが
できる。これにより、本実施例の背面投射型プロジェク
タでは、明るい、フレアのない鮮明な拡大投影像を鑑賞
することができる。

【００２３】また、本実施例の背面投射型プロジェクタ
は、拡大投影像の解像力を劣化させる問題を解消して、
明るい、フレアのない鮮明な映像を拡大投影するため
に、以下述べる構成としている。先ず、光源としてメタ
ルハライドランプ１８を適用している。メタルハライド
ランプ１８は、ハロゲンランプと比較して色温度が高く
（５０００〜７０００°Ｋ）、発光効率が高い（５０〜
８０ｌｍ／Ｗ）ので、ハロゲンランプを使用するより
も、鮮明なカラー映像を拡大投影することができる。

【００２４】次に、コンデンサーレンズ２０として非球
面レンズを採用し、そしてこのレンズの表面に反射防止
膜をコーティングすることにより、周辺光量を多く集
め、透過率を向上させて照度アップを図っている。これ
により、スクリーン１２には、明るい鮮明な映像が拡大
投影される。次に、コンデンサーレンズ２０と第１の透
過フレネルレンズ２６の間に設けた熱線カットフイルタ
２２のメタルハライドランプ１８側表面、並びに第１の
透過フレネルレンズ２６と第２の透過フレネルレンズの
それぞれの平面側表面に反射防止膜をコーティングし
て、それぞれのレンズを透過する光の透過率を向上させ
ている。これにより、スクリーン１２には、明るい鮮明
な映像が拡大投影される。また、前記各々のレンズの両
面を反射防止膜でコーティングすることにより、光の透
過率を更に向上させることができる。

【００２５】次に、前記カラーＬＣＤパネル２４とし
て、透過型パネルを適用し鮮明な投影像を得るようにし
ている。次に、熱線カットフイルタ２２と第１の透過フ
レネルレンズ２６の間、及び第２の透過フレネルレンズ
２８と投影レンズ３０との間に、投影像以外の光をカッ
トする鋸歯状の遮光部３４を備えたフレア防止枠３６、
３６を設けている。これにより、スクリーン１２には、
フレアのない（解像力の高い）鮮明な映像が拡大投影さ
れる。

【００２６】次に、前記反射ミラー３２として、２５μ
ｍのフイルムにアルミを蒸着して枠で張設した反射率の
高い（９７％以上）軽量フイルムミラーを適用し、明る
い、鮮明な投影映像を得るようにしている。次に、前記
スクリーン１２を、フレネルレンズとレンチキュラレン
ズから成る２枚構成のもの、或いは１枚構成のものを適
用すると共に、リアスクリーンのレンチキュラーピッチ
サイズを０．５ｍｍ以下にしてカラーＬＣＤパネル２４
との干渉を避け、レンチキュラレンズの全反射を利用し
て水平方向の視角特性を向上させている。これにより、
スクリーン１２には鮮明な映像が拡大投影される。

【００２７】更に、本実施例の背面投射型プロジェクタ
は、メタルハライドランプ１８で発生する熱線が与える
投影光学系への影響やＬＣＤパネル２４特性の劣化の問
題を解消するために、以下述べる構成としている。先
ず、前記リフレクター１６としてコールドミラーを適用
し、このコールドミラーでメタルハライドランプ１８の
熱線を逃がしてカラーＬＣＤパネル２４の温度上昇を防
止している。

【００２８】次に、コンデンサーレンズ２０として２分
割レンズ、又は耐熱レンズを適用してメタルハライドラ
ンプ１８の熱によるコンデンサーレンズ２０の割れを防
止している。次に、カラーＬＣＤパネル２４のメタルハ
ライドランプ１８側に熱線カットフイルタ２２を設け、
前記リフレクター１６のコールドミラー化に対応させ
て、カラーＬＣＤパネル２４の温度上昇を防止してい
る。

【００２９】次に、本体ハウジング１０の内壁を、黒
化、又は波板構造、若しくは耐熱モールを貼着して光反
射防止構造とし、本体ハウジング１０の内壁で反射する
光によるフレアを防止している。これにより、スクリー
ン１２では、鮮明な映像が拡大投影される。従って、本
実施例の背面投射型プロジェクタによれば、明るい、フ
レアのない鮮明な拡大投影像を得ることができると共
に、メタルハライドランプ１８の熱による故障等を防止
した品質の良いプロジェクタを適用することができる。

【００３０】また、本実施例では、反射ミラー３２によ
って投影レンズ３０からの投影光をスクリーンに向けて
水平方向に反射させるように構成したので、本体ハウジ
ング１０を小型化しても映像光の光路を本体ハウジング
１０内で伸ばすことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る背面投
射型プロジェクタによれば、本体ハウジング内に光学系
を一体化して配置したことにより光の利用効率を高め、
また、液晶表示板を照射する照明光を第１の透過フレネ
ルレンズによって平行光等にすることにより、液晶表示
板の視角特性の影響を少なくしたので、明るい、フレア
のない鮮明な拡大投影像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る背面投射型プロジェクタの実施例
を示す断面図

【図２】従来のＬＣＤパネルを用いたプロジェクタの第
１実施例を示す説明図

【図３】従来のＬＣＤパネルを用いたプロジェクタの第
２実施例を示す説明図

【図４】従来のＬＣＤパネルを用いたプロジェクタの第
３実施例を示す説明図

【符号の説明】

１０…本体ハウジング １２…スクリーン １８…メタルハライドランプ ２２…熱線カットフイルタ ２４…カラーＬＣＤパネル ２６…第１の透過フレネルレンズ ２８…第２の透過フレネルレンズ ３０…投影レンズ ３２…反射ミラー

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【手続補正書】

【提出日】平成６年８月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示板（以下、「ＬＣＤパネ
ル」と称する）を用いた投射型プロジェクタとして図
２、図３、図４に示す光学系で構成したものが使用され
ている。図２は、単板式プロジェクタの光学系の構成を
示し、ＬＣＤパネルに小型のＬＣＤカラーＴＶ５０を用
いて、このＬＣＤカラーＴＶ５０に表示された映像をコ
ンデンサーレンズ５２を介して光源５４で照射し、ＬＣ
ＤカラーＴＶ５０を透過した映像の映像光を投影レンズ
５６によってスクリーン５８に拡大投影するものであ
る。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体ハウジング内に液晶表示板を含む光学
   系が配設されると共に、該本体ハウジングの側面に前記
   液晶表示板で表示された画像が投影されるスクリーンが
   設けられた背面投射型プロジェクタであって、前記光学
   系は、光源と、該光源からの照明光を集光するコンデン
   サーレンズと、該コンデンサーレンズで集光された照明
   光を平行光に補正して前記液晶表示板に照射する第１の
   透過フレネルレンズと、前記液晶表示板を透過した映像
   光を集光する第２の透過フレネルレンズと、該第２の透
   過フレネルレンズで集光された前記映像光を前記スクリ
   ーンに投影する投影レンズとから成ることを特徴とする
   背面投射型プロジェクタ。
2. 【請求項２】前記光学系を前記本体ハウジングの鉛直方
   向に配設し、該光学系の前記投影レンズからの投影光を
   前記スクリーンに向けて水平方向に反射させる反射ミラ
   ーを設けたことを特徴とする請求項１記載の背面投射型
   プロジェクタ。
3. 【請求項３】前記コンデンサーレンズを非球面レンズと
   したことを特徴とする請求項１記載の背面投射型プロジ
   ェクタ。
4. 【請求項４】前記コンデンサーレンズを二分割レンズ又
   は耐熱レンズとしたことを特徴とする請求項１記載の背
   面投射型プロジェクタ。
5. 【請求項５】前記コンデンサーレンズの表面に反射防止
   膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の背面投射型
   プロジェクタ。
6. 【請求項６】前記コンデンサーレンズと前記第１の透過
   フレネルレンズとの間に熱線カットフイルタを設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の背面投射型プロジェク
   タ。
7. 【請求項７】前記第１の透過フレネルレンズの前記光源
   側の面、又は両面に反射防止膜を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の背面投射型プロジェクタ。
8. 【請求項８】前記第２の透過フレネルレンズの前記投影
   レンズ側の面、又は両面に反射防止膜を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の背面投射型プロジェクタ。
9. 【請求項９】前記光源と前記第１の透過フレネルレンズ
   との間、及び前記第２の透過フレネルレンズと前記投影
   レンズとの間に、映像光以外の光を除去するフレア防止
   枠を設けたことを特徴とする請求項１記載の背面投射型
   プロジェクタ。
10. 【請求項１０】本体ハウジングの内壁を、黒化、又は波
    板構造、若しくは耐熱モールを貼着して光反射防止構造
    としたことを特徴とする請求項１記載の背面投射型プロ
    ジェクタ。