JP2002090705A - プロジェクタおよびその光量調節方法 - Google Patents

プロジェクタおよびその光量調節方法

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JP2002090705A JP2000275818A JP2000275818A JP2002090705A JP 2002090705 A JP2002090705 A JP 2002090705A JP 2000275818 A JP2000275818 A JP 2000275818A JP 2000275818 A JP2000275818 A JP 2000275818A JP 2002090705 A JP2002090705 A JP 2002090705A
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    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G02B27/285Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining comprising arrays of elements, e.g. microprisms

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写光学系など他の光学系の設計の自由度を
損なうことなく、投写輝度(または照度)を調整可能に
するするプロジェクタを提供する。 【解決手段】 光源200と、該光源200から発せら
れた光を複数の部分光束に分割するための複数のレンズ
からなる第1および第2レンズアレイ320,340
と、複数の偏光分離膜366および反射膜367を有し
部分光束の偏光方向を調整する偏光変換素子アレイ36
0とを備えたプロジェクタであって、第2レンズアレイ
340と偏光変換素子アレイ360との間に偏光分離膜
366への入射光量を調節する遮光板350を配置し、
その入射光量を投写画像のサイズに応じて調節するよう
に遮光板350を動作させる遮光板動作装置611〜6
13,650を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、投写照度を調整可
能にするプロジェクタ(投写型表示装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】図14は、一般的なプロジェクタの外観
を示す斜視図である。ここで、プロジェクタ501は、
その上面を規定し操作ボタン502が配置されたアッパ
ケース503、その下面を規定するロアーケース50
4、その前面を規定するフロントケース505を備えた
直方体形状をなし、フロントケース505からは、投写
レンズ506の先端部分が突出している。
【0003】このようなプロジェクタにおける、公知の
光学系は、例えば、図15のような構成となっている。
すなわち、光源510、光源510からの光の照度分布
を均一化し、かつ、偏光方向が揃った状態で液晶パネル
550R,550G,550Bに入射させるための照明
光学系520と、この照明光学系520から出射される
光束Wを、赤、緑、青の各色光束R、G、Bに分離する
色光分離光学系530と、色光分離光学系530によっ
て分離された各色光束のうち、青色光束Bを対応する液
晶パネル550Bに導くリレー光学系540と、各色光
束を与えられた画像情報に従って変調する光変調手段と
しての3枚の液晶パネル550R,550G,550B
と、変調された各色光束を合成する色光合成光学系とし
てのクロスダイクロイックプリズム560と、合成され
た光束を投写面上に拡大投写する投写レンズ506とを
備える。
【0004】照明光学系520は、光源510から発せ
られた光を第1レンズアレイ521によって複数の部分
光束に分割し、その部分光束を第2レンズアレイ522
を介して偏光変換素子アレイ523に入射させ、偏光変
換素子アレイ523によって各部分光束の偏光方向を揃
えた後、重畳レンズ524を利用して液晶パネル550
R,550G,550Bの画像形成領域に重ね合せる。
照明光学系520はこのように作用して各液晶パネル5
50R,550G,550Bを一種類の偏光光によって
均一に照明し、プロジェクタなどの画像表示時に、隅々
まで明るくし、全域でハイコントラストの鮮明な画像を
提供するのに寄与している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
高輝度化された装置を利用して、予め設定していたより
小さな投写画面であるいは小さな画像サイズで投写する
ような場合には、投写面に必要以上の光が投写されるこ
とになり、眩しすぎて画像が見ずらくなるといった現象
が生じることになる。これに対処する手段として、投写
レンズに可変絞りを設けることが考えられるが、これを
すると投写レンズのサイズが大きくなりかつその種別が
限定されるなど、投写レンズの設計の自由度が大きく制
約される。本発明は、上記課題を解決するためになされ
たもので、光学機器の高輝度化を維持するとともに、投
写光学系など他の光学系の設計の自由度を損なうことな
く、投写輝度(または照度)を調整可能にするするプロ
ジェクタを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のプロジェクタ
は、光源と、該光源から発せられた光を複数の部分光束
に分割するための複数のレンズからなる光束分割要素
と、複数の偏光分離膜および反射膜を有し部分光束の偏
光方向を調整する偏光変換素子アレイとを備え、前記光
束分割要素と前記偏光変換素子アレイとの間に前記偏光
分離膜への入射光量を調節する遮光材を配置し、前記入
射光量を(照度に関連する)投写情報に応じて調節する
ように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備えた
ことを特徴とする。例えば、前記入射光量を投写画像の
サイズに応じて調節するように前記遮光材を動作させる
遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。これによ
り、画像を大きく高輝度で投写可能に設計されたプロジ
ェクタにおいて、画像を小さく投写する場合でも、その
照度を眩しすぎるような状態にすることなしに、適度な
照度とすることが可能になる。
【0007】また、画像が投写される投写面までの投写
距離を検出する投写距離検出器を備え、前記入射光量を
前記投写距離検出器で検出された投写距離に応じて調節
するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備
えたことを特徴とする。投写距離は投写画像のサイズと
比例関係にあるので、投写距離の変化に応じて上記入射
光量を調整することで、画像を大きく高輝度で投写可能
に設計されたプロジェクタにおいて、画像を小さく投写
する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態にする
ことなしに、適度な照度とすることが可能になる。
【0008】また、ズーム機能を有する投写レンズのズ
ーム比を検出するズーム比検出器を備え、前記入射光量
を前記ズーム比検出器で検出されたズーム比に応じて調
節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を
備えたことを特徴とする。投写レンズのズーム比は投写
画像のサイズと比例関係にあるので、投写レンズのズー
ム比に応じて上記入射光量を調整すれば、画像を大きく
高輝度で投写可能に設計されたプロジェクタにおいて、
画像を小さく投写する場合でも、その照度を眩しすぎる
ような状態にすることなしに、適度な照度とすることが
可能になる。この場合において、前記ズーム比検出器
を、ズーム比調整用駆動軸の回転角を検出する回転角セ
ンサに、あるいはズーム比調整用駆動軸の直線移動量を
検出する直線移動量センサにすることができる。
【0009】また、画像が投写された投写画面上の照度
を検出する照度検出器を備え、前記入射光量を前記照度
検出器で検出された照度に応じて調節するように前記遮
光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴と
する。これによれば、投写画面上の照度そのものを把握
できることになるので、その照度がより適切に調整可能
となる。
【0010】さらに、上記各構成において、遮光材は、
光を通す光通過部と光を反射する光反射部を交互に備え
てなり、該遮光材を移動させて前記入射光量を調節する
ことを特徴とする。また、上記各構成において、遮光材
は、光を通す光通過部と光を反射する光反射部とを交互
に有し、さらに前記各光通過部はその光通過量を調節す
る可動光反射蓋を備えてなり、該可動光反射蓋を動作さ
せて前記入射光量を調節することを特徴とする。この場
合、前記可動光反射蓋は、例えば、その一端を中心に揺
動して前記光通過量を調整するようにしてもよい。
【0011】また、本発明の光量調節方法は、光源と、
該光源から発せられた光を複数の部分光束に分割するた
めの複数のレンズからなる光束分割要素と、複数の偏光
分離膜および反射膜を有し部分光束の偏光方向を調整す
る偏光変換素子アレイとを備え、前記偏光分離膜への入
射光量を調節するプロジェクタの光量調節方法であっ
て、前記入射光量を(照度に関連する)投写情報に応じ
て調節することを特徴とする。例えば、前記入射光量の
調節を光の通過範囲が調節可能な遮光材によって行い、
前記投写情報を入力あるいは検出する工程と、その入力
あるいは検出された投写情報に応じて前記遮光材の光通
過範囲調節量を算出する工程と、その算出された調節量
に基づいて前記遮光材を制御する工程とを備える。これ
により、上記プロジェクタの場合と同様の効果を得るこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図1は、本発明の一実施例である
照明光学系を組み込んだプロジェクタ(投写型表示装
置)の光学系構成を示す概略平面図である。この光学系
は、光源ユニット20、光学ユニット30、投写レンズ
40の3つの主要な部分を備えてなる。
【0013】光学ユニット30は、後述するインテグレ
ータ光学系300と、ダイクロイックミラー382,3
86、反射ミラー384を有する色光分離光学系380
と、入射側レンズ392、リレーレンズ396、反射ミ
ラー394,398を有するリレー光学系390とを備
え、さらに、3枚のフィールドレンズ400,402,
404と、3枚の液晶パネル410R,410G,41
0Bと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプ
リズム420とを備えている。光源ユニット20は、光
学ユニット30の第1レンズアレイ320の入射面側に
配置され、投写レンズ40は、光学ユニット30のクロ
スダイクロイックプリズム420の射出面側に配置され
る。
【0014】図2は、図1に示すプロジェクタの照明領
域である3枚の液晶パネルを照明する照明光学系を示す
説明図である。この照明光学系は、光源ユニット20に
備えられた光源200と、光学ユニット30に備えられ
たインテグレータ光学系300とを備える。インテグレ
ータ光学系300は、第1レンズアレイ320と、第2
レンズアレイ340、後述の遮光板350および偏光変
換素子アレイ360と、重畳レンズ370とを有してい
る。
【0015】光源200は、光源ランプ210と凹面鏡
212とを備える。光源ランプ210から射出された放
射状の光線(放射光)は、凹面鏡212によって反射さ
れて略平行な光線束として第1レンズアレイ320の方
向に射出される。ここで、光源ランプ210としては、
ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ラン
プが用いられることができ、凹面鏡212としては、放
物面鏡を用いることが好ましい。
【0016】図3は、第1レンズアレイ320の外観を
示す正面図(A)および側面図(B)である。この第1
レンズアレイ320は、矩形状の輪郭を有する小レンズ
321が、x方向にN×2列(ここではN=4)、y方
向にM行(ここではM=10)のマトリックス状に配列
されたもので、各小レンズ321を図2のz方向から見
た外形形状は、各液晶パネル410R,410G,41
0Bの形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
例えば、液晶パネルの画像形成領域のアスペクト比(横
と縦の寸法の比率)が4:3であるならば、各小レンズ
321のアスペクト比も4:3に設定される。
【0017】第2レンズアレイ340は、概ね第1レン
ズアレイ320から射出された複数の部分光束が偏光変
換素子アレイ360の偏光分離膜366上に集光される
ように導く機能を有し、第1レンズアレイ320を構成
するレンズ数と同数の小レンズ341から構成される。
【0018】偏光変換素子アレイ360は、図2に示す
ように2つの偏光変換素子アレイ361,362が光軸
を挟んで対称な向きに配置されている。図4は、一方の
偏光変換素子アレイ361の外観を示す斜視図である。
偏光変換素子アレイ361は、複数の偏光ビームスプリ
ッタからなる偏光ビームスプリッタアレイ363と、偏
光ビームスプリッタアレイ363の光射出面の一部に選
択的に配置されたλ/2位相差板364(λは光の波
長)とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ36
3は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性
部材365が、順次貼り合わされた形状を有している。
透光性部材365の界面には、偏光分離膜366と反射
膜367とが交互に形成されている。λ/2位相差板3
64は、偏光分離膜366あるいは反射膜367の光の
射出面のx方向の写像部分に、選択的に貼り付けられ
る。この例では、偏光分離膜366の光の射出面のx方
向の写像部分にλ/2位相差板364を貼り付けてい
る。
【0019】偏光変換素子アレイ361は、入射された
光束を1種類の直線偏光光(例えば、s偏光光やp偏光
光)に変換して射出する機能を有する。図5は、偏光変
換素子アレイ361の作用を示す模式図である。偏光変
換素子アレイ361の入射面に、s偏光成分とp偏光成
分とを含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射
光)が入射すると、この入射光は、まず、偏光分離膜3
66によってs偏光光とp偏光光に分離される。s偏光
光は、偏光分離膜366によってほほ垂直に反射され、
反射膜367によってさらに反射されてから射出され
る。一方、p偏光光は、偏光分離膜366をそのまま透
過する。偏光分離膜366を透過したp偏光光の射出面
には、λ/2位相差板364が配置されており、このp
偏光光がs偏光光に変換されて射出する。従って、偏光
変換素子アレイ361を通過した光は、そのほとんどが
s偏光光となって射出される。なお、偏光変換素子アレ
イ361から射出される光をp偏光光としたい場合に
は、λ/2位相差板364を、反射膜367によって反
射されたs偏光光が射出する射出面に配置すればよい。
また、偏光方向を揃えられる限り、λ/4位相差板を用
いたり、所望の位相差板をp偏光光とs偏光光の射出面
の双方に設けたりしても良い。
【0020】上記偏光変換素子アレイ361のうち、隣
り合う1つの偏光分離膜366および1つの反射膜36
7を含み、さらに1つのλ/2位相差板364で構成さ
れる1つのブロックを、1つの偏光変換素子368とみ
なすことができる。偏光変換素子アレイ361は、この
ような偏光変換素子368が、x方向に複数列配列され
たものである。なお、偏光変換素子アレイ362も偏光
変換素子アレイ361と全く同様の構成であるので、そ
の説明は省略する。
【0021】次に、第2レンズアレイ340と偏光変換
素子アレイ360との間に配置される遮光板350およ
びその動作機構について説明する。なお、偏光変換素子
アレイ360付近は光源のアークの像の近傍となってい
るため、偏光変換素子アレイ360付近と投写レンズの
入射瞳とはほぼ共役の関係となっている。従って、この
位置で遮光板350などにより光線を切っても、投写レ
ンズの絞りで絞るのと同様となり、照明ムラを起こすこ
となく明るさを調節することが可能となる。
【0022】図6は、偏光分離膜366への入射光量を
調節する遮光板の一例を示す正面図である。この遮光板
350は、偏光変換素子アレイ360(361,36
2)を構成する各透光性部材365の光入射面に対応さ
せて、その光入射面幅とほぼ同じ幅を有した光を遮る光
反射部351と光を通過させる開口部352(または透
明部)とを交互に形成してなる板状体であって、この遮
光板350をガイド353に保持するとともに既知の駆
動機構、例えば、図7に示す遮光板350の底面に形成
したラック(図示されず)と平歯車430、およびモー
タなどからなる駆動機構を利用して、偏光分離膜366
と反射膜367の配列方向に沿って移動可能に構成した
ものである。
【0023】図8は、遮光板350の作用を示す模式図
であり、偏光変換素子アレイ360の偏光分離膜366
へ入射する光の一部が、この偏光変換素子アレイ360
に対する遮光板350の位置に応じてその光反射部35
1で反射して遮られ、偏光分離膜366へ入射する光量
が調整される状態を示したものである。
【0024】この場合、遮光板350の移動は、以下の
ような遮光板動作装置によって行うことができる。 (遮光板動作装置の例1)図9は、遮光板動作装置の構
成図である。この装置は、本プロジェクタで画像を投写
させる投写画面のサイズを使用するスクリーン600の
サイズに合わせて決定し、それをプロジェクタに入力す
るキーボードなどの投写画面サイズ入力手段611と、
設定可能な投写画面サイズとその投写画面サイズに対し
て適切な照度となる上記入射光量が得られる遮光板35
0の位置との相関関係を予め記憶しているメモリ612
と、投写画面サイズ入力手段611から入力された値と
メモリ612に記憶された関係とからその投写画面サイ
ズにおける最も適切な遮光板350の位置を決定し現在
位置からその位置までの移動量を算出するCPUなどか
らなる演算部613と、演算部613で決定された位置
および移動量に基づいて、遮光板350を実際に動作さ
せるモータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650
を備えてなる。ここで、メモリ612には、設定可能な
投写画面サイズとそのサイズにおける投写画面の照度を
最適にする偏光分離膜366近傍への入射光量を定める
遮光板350の位置とが相関関係で記憶されており、演
算部613は、投写画面サイズ入力手段611から入力
されたサイズに最も近い投写画面サイズに対応する遮光
板350の位置を最適位置として決定する。なお、投写
画面サイズを入力する代わりに、実際に表示されている
投写画面サイズを検出してその検出値を利用してもよ
い。例えば、後述する投写距離とズーム比の関係から投
写画面サイズを算出して、遮光板350の最適位置を決
定することもできる。これによれば、投写画面サイズの
入力操作が省かれるので、操作性が向上する。
【0025】(遮光板動作装置の例2)図10は、遮光
板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジ
ェクタで画像を投写させるスクリーン600までの投写
距離を検出する投写距離検出器621と、設定可能な投
写距離とその投写距離に対して適切な照度となる遮光板
350の位置との相関関係を予め記憶しているメモリ6
22と、投写距離検出器621で得られた値とメモリ6
22に記憶された関係とからその投写距離における最も
適切な遮光板350の位置を決定し現在位置からその位
置までの移動量を算出するCPUなどからなる演算部6
23と、演算部623で決定された位置および移動量に
基づいて、遮光板350を実際に動作させるモータ、歯
車などからなる遮光板駆動制御部650を備えてなる。
ここで、メモリ622には、設定可能な投写距離とその
距離における投写画面の照度を最適にする偏光分離膜3
66への入射光量を定める遮光板350の位置とが相関
関係で記憶されており、演算部623は、投写距離検出
器621で得られた投写距離に対応する遮光板350の
位置を最適位置として決定する。また、前述したよう
に、この投写距離検出器621を利用し、その検出値を
後述するズーム比と組み合わせて投写画面サイズを算出
して、遮光板350の最適位置を決定することもでき
る。なお、投写距離検出器621は、例えば、特開平1
1−95324号に記載されたように超音波などを利用
して構成することができる。
【0026】(遮光板動作装置の例3)図11は、遮光
板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジ
ェクタを構成する投写レンズ40のズーム比を検出する
ズーム比検出器631と、設定可能なズーム比とそのズ
ーム比に対して適切な照度となる遮光板350の位置と
の相関関係を予め記憶しているメモリ632と、ズーム
比検出器631で得られた値とメモリ632に記憶され
た関係とからそのズーム比における最も適切な遮光板3
50の位置を決定し現在位置からその位置までの移動量
を算出するCPUなどからなる演算部633と、演算部
633で決定された位置および移動量に基づいて、遮光
板350を実際に動作させるモータ、歯車などからなる
遮光板駆動制御部650を備えてなる。ここで、メモリ
632には、設定可能なズーム比とそのズーム比におけ
る投写画面の照度を最適にする偏光分離膜366への入
射光量を定める遮光板350の位置とが相関関係で記憶
されており、演算部633は、ズーム比検出器631で
得られたズーム比に対応する遮光板350の位置を最適
位置として決定する。なお、ズーム比検出器631も、
特開平11−95324号に記載されているような、ズ
ーム比調整用駆動軸の回転角を検出する回転角センサ
(例えば、光学式エンコーダ、ポテンショメータなど)
や、ズーム比調整用駆動軸の直線移動量を検出する直線
移動量センサ(抵抗値や容量の変化を基に直線移動量を
検知するものなど)を利用して、投写レンズ40の回転
(または直線)移動量を検知し、そのズーム比を決定す
ることができる。
【0027】(遮光板動作装置の例4)図12は、遮光
板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジ
ェクタによるスクリーン600での表示画像の照度を検
出する照度検出器641と、適切な画像表示照度を予め
記憶しているメモリ642と、照度検出器641で得ら
れた値とメモリ622に記憶された適正値との差をと
り、その差を小さくする方向に、すなわち、検出した照
度が適正値より大きい場合には、偏光変換素子アレイ3
60の偏光分離膜366への入射光量を減らすように、
一方検出した照度が適正値より小さい場合には、偏光分
離膜366への入射光量を増やすように、遮光板350
を移動させながら、照度検出器641で得られた値とメ
モリ642に記憶された適正値との差が所定の範囲内に
入った時点で遮光板350を停止させる信号を出力する
CPUなどからなる演算部643と、演算部643から
の出力信号に応じて遮光板350を実際に動作させるモ
ータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650を備え
てなる。なお、照度検出器641は、例えば、特開平8
−23501号に記載されたように光センサなどを利用
して構成することができる。
【0028】以上の遮光板動作装置の例1〜4において
は、上記遮光板350に代えて、図13に示す可変絞り
型の遮光板450を使用しても良い。この遮光板450
は、遮光板350と同様、光を遮る光反射部451と光
を通過させる開口部452(または透明部)とを交互に
形成してなる。更に、開口部452の開口量を調整する
ための可動光反射蓋453が光反射部451に揺動可能
(または回転可能)に取付けられたものである。可動光
反射蓋453はばねなどの弾性支持部材454に支持さ
れて、通常は開口部452を全開状態にする位置にある
が、可動光反射蓋453と一体の回転軸455に回転力
Aが作用すると、その回転力に応じて可動光反射蓋45
3が矢印Bに沿って揺動して開口部452の開口量を変
化させ、偏光分離膜366への入射光量を調節するもの
である。したがって、この遮光板450における可動光
反射蓋453の揺動(または回転)は、遮光板350の
移動に対応するものである。さらに、遮光板450にお
いて、可動光反射蓋453を揺動(または回転)させる
代わりに、左右にスライドさせて開口部452の開口量
を調整するようにすることも容易に可能である。
【0029】このような遮光板350,450は、光通
過部に開口を設けた板金や、遮光部に反射膜を蒸着した
光透過性の板材を用いて作ることができる。特に、光反
射率が高い(反射率80%以上が好ましい)、アルミニ
ウムなどの金属材料で作ると、耐熱性にも優れ、高輝度
下での長期使用が可能となる。
【0030】次に、上記のように構成されたプロジェク
タの動作を説明する。図2に示すように、光源200か
ら射出された非偏光光は、インテグレータ光学系300
を構成する第1レンズアレイ320の複数の小レンズ3
21によって複数の部分光束202に分割され、第2レ
ンズアレイ340の複数の小レンズ341によって2つ
の偏光変換素子アレイ361,362の偏光分離膜36
6の近傍に集光されるとともに、遮光板350の位置に
従って偏光分離膜366の近傍に向かう光量が調節され
る。こうして2つの偏光変換素子アレイ361,362
に入射した複数の部分光束は、上述したように、1種類
の直線偏光光に変換され射出される。そして、2つの偏
光変換素子アレイ361,362から射出された複数の
部分光束は、重畳レンズ370によって後述する液晶パ
ネル410R,410G,410B上で重畳される。
【0031】図1において、色光分離光学系380は、
第1および第2ダイクロイックミラー382,386を
備え、照明光学系から射出される光を、赤、緑、青の3
色の色光に分離する機能を有している。第1ダイクロイ
ックミラー382は、重畳レンズ370から射出される
光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分
と緑色光成分とを反射する。第1ダイクロイックミラー
382を透過した赤色光は、反射ミラー384で反射さ
れ、フィールドレンズ400を通って赤色光用の液晶パ
ネル410Rに達する。このフィールドレンズ400
は、重畳レンズ370から射出された各部分光束をその
中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の
液晶パネル410G,410Bの前に設けられたフィー
ルドレンズ402,404も同様に作用する。
【0032】さらに、第1ダイクロイックミラー382
で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第2ダイ
クロイックミラー386によって反射され、フィールド
レンズ402を通って緑色光用の液晶パネル410Gに
達する。一方、青色光は、第2ダイクロイックミラー3
86を透過し、リレー光学系390、すなわち、入射側
レンズ392、反射ミラー394、リレーレンズ39
6、および反射ミラー398を通り、さらにフィールド
レンズ404を通って青色光用の液晶パネル410Bに
達する。なお、青色光にリレー光学系390が用いられ
ているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長
さよりも長いため、光の拡散などによる光の利用効率の
低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ3
92に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ
404に伝えるためである。
【0033】3つの液晶パネル410R,410G,4
10Bは、入射した光を、与えられた画像情報(画像信
号)に従って変調する電気光学装置としての機能を有し
ている。これにより、3つの液晶パネル410R,41
0G,410Bに入射した各色光は、与えられた画像情
報に従って変調されて各色光の画像を形成する。なお、
3つの液晶パネル410R,410G,410Bの光入
射面側および光出射面側には、図示しない偏光板が設け
られており、この液晶パネルと偏光板を含めて液晶ライ
トバルブと称している。
【0034】3つの液晶パネル410R,410G,4
10Bから射出された3色の変調光は、クロスダイクロ
イックプリズム420に入射する。クロスダイクロイッ
クプリズム420は、3色の変調光を合成してカラー画
像を形成する色光合成光学系としての機能を有してい
る。クロスダイクロイックプリズム420には、赤色光
を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多
層膜とが、4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成
されている。これらの誘電体多層膜によって3色の変調
光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が
形成される。このクロスダイクロイックプリズム420
で生成された合成光は、投写レンズ40の方向に射出さ
れる。投写レンズ40は、この合成光を投写スクリーン
上に投写する機能を有し、投写スクリーン上にカラー画
像を表示する。
【0035】以上のような本実施例のプロジェクタで
は、投写画像サイズ、投写距離、投写レンズのズーム
比、あるいは投写照度に応じて、視聴者が見やすい適切
な照度で、投写スクリーン上へ画像を表示させることが
可能となる。
【0036】なお、上記実施形態では、透過型の液晶パ
ネルを用いた投写型表示装置に本発明を適用した場合の
例について説明したが、本発明は、反射型の液晶パネル
を用いた投写型表示装置にも適用することが可能であ
る。また、後述のように、電気光学装置は液晶パネルに
限定されない。ここで、「透過型」とは、液晶パネルな
どの電気光学装置が光を透過するタイプであることを意
味しており、「反射型」とは液晶パネルなどの電気光学
装置が光を反射するタイプであることを意味している。
反射型の電気光学装置を採用した投写型表示装置では、
ダイクロイックプリズムが、光を赤、緑、青の3色の光
に分離する色光分離手段として利用されるとともに、変
調された3色の光を合成して同一の方向に出射する色光
合成手段としても利用されることがある。
【0037】また、光変調用電気光学装置は液晶パネル
を用いた液晶ライトバルブに限られるものではなく、例
えば、マイクロミラーを用いた装置であっても良い。ま
た、色光合成光学系であるプリズムも、4つの三角柱状
プリズムの接着面に沿って二種類の色選択面が形成され
たダイクロイックプリズムに限られず、色選択面が一種
類のダイクロイックプリズムや、偏光ビームスプリッタ
であっても良い。その他、プリズムは、略六面体状の光
透過性の箱の中に光選択面を配置し、そこに液体を充填
したようなものであっても良い。
【0038】さらに、投写型表示装置としては、投写像
を観察する方向から投写を行う前面投写型表示装置と、
投写像を観察する方向とは反対側から投写を行う背面投
写型表示装置とがあるが、上記実施の形態で示した構成
は、そのいずれにも適用可能である。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、画像を大きく高輝度で
投写可能に設計されたプロジェクタを使って画像を小さ
く投写する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態
にすることなしに、適度な照度とすることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学
系を示す平面図。
【図2】図1の光学系を構成する照明光学系の説明図。
【図3】照明光学系を構成する第1レンズアレイの正面
図(A)および側面図(B)。
【図4】偏光変換素子アレイの外観を示す斜視図。
【図5】偏光変換素子アレイの作用を示す模式図。
【図6】偏光分離膜への入射光量を調節する遮光板の一
例を示す正面図。
【図7】図6の遮光板の駆動機構を示す説明図。
【図8】図6の遮光板の作用を示す模式図。
【図9】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図10】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図11】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図12】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図13】遮光板の駆動機構の他の例を示す構成図。
【図14】一般的なプロジェクタの外観を示す斜視図。
【図15】公知のプロジェクタの光学系を示す構成図。
【符号の説明】
320 第1レンズアレイ 340 第2レンズアレイ 350 遮光板 351 遮光板の光反射部 352 遮光板の開口部 353 ガイド 360,361,362 偏光変換素子アレイ 366 偏光分離膜 367 反射膜 370 重畳レンズ 410R,410G,410B 液晶パネル 430 平歯車 450 遮光板 451 遮光板の光反射部 452 遮光板の開口部 453 可動光反射蓋 600 スクリーン 611 投写画面サイズ入力手段 621 投写距離検出器 631 ズーム比検出器 641 照度検出器 650 遮光板駆動制御部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 D 5C058 21/14 21/14 E H04N 5/74 H04N 5/74 A Fターム(参考) 2H042 AA15 AA28 2H043 AC00 2H049 BA05 BA43 BB63 BC21 2H088 EA15 HA13 HA14 HA18 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA01 MA20 2H099 AA12 BA09 BA17 CA02 CA08 DA09 5C058 AB03 AB05 BA29 EA00 EA11 EA12 EA26 EA51

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源から発せられた光を複数
    の部分光束に分割するための複数のレンズからなる光束
    分割要素と、複数の偏光分離膜および反射膜を有し部分
    光束の偏光方向を調整する偏光変換素子アレイとを備
    え、 前記光束分割要素と前記偏光変換素子アレイとの間に前
    記偏光分離膜への入射光量を調節する遮光材を配置し、 前記入射光量を投写情報に応じて調節するように前記遮
    光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴と
    するプロジェクタ。
  2. 【請求項2】 前記入射光量を投写画像のサイズに応じ
    て調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手
    段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェク
    タ。
  3. 【請求項3】 画像が投写される投写面までの投写距離
    を検出する投写距離検出器を備え、 前記入射光量を前記投写距離検出器で検出された投写距
    離に応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光
    材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプ
    ロジェクタ。
  4. 【請求項4】 ズーム機能を有する投写レンズのズーム
    比を検出するズーム比検出器を備え、 前記入射光量を前記ズーム比検出器で検出されたズーム
    比に応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光
    材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプ
    ロジェクタ。
  5. 【請求項5】 前記ズーム比検出器を、ズーム比調整用
    駆動軸の回転角を検出する回転角センサとすることを特
    徴とする請求項4記載のプロジェクタ。
  6. 【請求項6】 前記ズーム比検出器を、ズーム比調整用
    駆動軸の直線移動量を検出する直線移動量センサとする
    ことを特徴とする請求項4記載のプロジェクタ。
  7. 【請求項7】 画像が投写された投写画面上の照度を検
    出する照度検出器を備え、 前記入射光量を前記照度検出器で検出された照度に応じ
    て調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手
    段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェク
    タ。
  8. 【請求項8】 前記遮光材は、光を通す光通過部と光を
    反射する光反射部を交互に備えてなり、該遮光材を移動
    させて前記入射光量を調節することを特徴とする請求項
    1乃至7のいずれかに記載のプロジェクタ。
  9. 【請求項9】 前記遮光材は、光を通す光通過部と光を
    反射する光反射部とを交互に有し、さらに前記各通過部
    はその光通過量を調節する可動光反射蓋を備えてなり、
    該可動光反射蓋を動作させて前記入射光量を調節するこ
    とを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプロ
    ジェクタ。
  10. 【請求項10】 前記可動光反射蓋はその一端を中心に
    揺動して前記光通過部の光通過量を調節するものである
    ことを特徴とする請求項9記載のプロジェクタ。
  11. 【請求項11】 光源と、該光源から発せられた光を複
    数の部分光束に分割するための複数のレンズからなる光
    束分割要素と、複数の偏光分離膜および反射膜を有し部
    分光束の偏光方向を調整する偏光変換素子アレイとを備
    え、前記偏光分離膜への入射光量を調節するプロジェク
    タの光量調節方法であって、 前記入射光量を投写情報に応じて調節することを特徴と
    するプロジェクタの光量調節方法。
  12. 【請求項12】 前記入射光量の調節を光の通過範囲が
    調節可能な遮光材によって行い、 前記投写情報を入力する工程と、その入力された投写情
    報に応じて前記遮光材の光通過範囲調節量を算出する工
    程と、その算出された調節量に基づいて前記遮光材を制
    御する工程とを備えたことを特徴とする請求項11記載
    のプロジェクタの光量調節方法。
  13. 【請求項13】 前記入射光量の調節を光の通過範囲が
    調節可能な遮光材によって行い、 前記投写情報を検出する工程と、その検出された投写情
    報に応じて前記遮光材の光通過範囲調節量を算出する工
    程と、その算出された調節量に基づいて前記遮光材を制
    御する工程とを備えたことを特徴とする請求項11記載
    のプロジェクタの光量調節方法。
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