JP2003241311A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投写する光量を広範囲に調整可能なプロジェ
クタを提供する。 【解決手段】 プロジェクタ１０は、光量調整部１５０
を備える。光量調整部１５０は、光量制御部１７０やユ
ーザのマニュアル操作等により制御され、透過する光量
を調整する。光量調整部１５０を透過した光は、色光分
離光学系２００、リレー光学系２２０、液晶ライトバル
ブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ、クロスダイクロイッ
クプリズム３２０、投写レンズ３４０を経由し、スクリ
ーンＳＣ上に投写される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を投写するプ
ロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プロジェクタは、プレゼンテーシ
ョン用映像機器として、会議や講演等の場で用いられる
機会が多かった。プロジェクタは、明るい会議室等でも
明瞭に画像を投写可能とするため、その光源には強力な
光源ランプが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年では、ＤＶ
Ｄ（デジタルバーサタイルディスク）の普及に伴い、自
宅にスクリーンとプロジェクタを設置し、大画面で映画
等を楽しむシステム（いわゆるホームシアター）を構築
する家庭が増えつつある。

【０００４】上記のように、映画鑑賞等の目的でプロジ
ェクタを用いる場合には、部屋を暗くして用いることが
多い。そのため、従来のプレゼンテーション用のプロジ
ェクタではその光が眩し過ぎるという問題があった。こ
れに対し、例えば、光源ランプ自体に印加する電力を調
節することによりその光量を抑えることが可能である。
こうすることにより７０〜８０％までその光量を抑える
ことができる。

【０００５】しかし、電力の調整によりそれ以上光量を
抑え込むと光源ランプの寿命が短くなるという弊害が生
じていた。また、プレゼンテーション用の用途でも用い
られるように、十分な出力は確保したいという要請があ
った。

【０００６】本発明は、上述の課題に鑑みなされたもの
であり、投写する光量を広範囲に調整可能なプロジェク
タを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明のプロ
ジェクタを、以下のように構成した。すなわち、画像を
投写するプロジェクタであって、光源と、光を外部に投
写する投写部と、前記光源から射出された光を前記投写
部に伝達する光路と、を備え、更に、前記光路および投
写部の少なくとも一方に、通過する光量を調整するため
の光量調整部を備えることを要旨とする。

【０００８】このようなプロジェクタによれば、光量調
整部によって通過する光量を調整することができる。従
って、光源自体の出力を調節することなく投写する光量
を低減することが可能となる。この結果、光量を幅広い
範囲で調整することができる。なお、光量の調整は、段
階的に増減させてもよいし、連続的に行ってもよい。ま
た、光を通過させる／させないという状態を交互に切り
替えることにより調整してもよい。この場合、その通過
させる状態の時間密度に応じて光量を増減させることが
できる。

【０００９】なお、上記プロジェクタにおいて、前記光
路は、前記光源から射出された光を、複数の色光に分離
する色光分離部と、前記色光を各々変調する色光変調部
と、前記変調した色光を合成する光合成部と、を備え、
前記光量調整部は、前記光源と色光分離部との間、およ
び、前記光合成部と投写部との間の少なくとも一方に設
けられているものとしてもよい。

【００１０】こうすることにより、各色偏重なく光量を
調節できるため、色バランスを崩すことがない。

【００１１】また、上記プロジェクタにおいて、前記光
路は、前記光源部から射出された光を直線偏光光に変換
する偏光変換部を備え、前記光量調整部は、前記光源と
前記偏光変換部との間に備えられているものとしてもよ
い。

【００１２】このような構成であれば、偏光変換部へ入
射する光を抑えることができるため、偏光変換部を構成
する材料の劣化を少しでも抑えることができる。

【００１３】また、上記プロジェクタにおいて、前記投
写部と前記光量調整部とを一体化して備えることとして
もよい。

【００１４】また、上記プロジェクタにおいて、前記投
写部は、投写する光のフォーカスを調整するフォーカス
調整部を備え、前記光量調整部は、該フォーカス調整部
と連動して通過する光量を調整することとしてもよい。

【００１５】フォーカス調整部は、プロジェクタと光が
投写される対象（スクリーンや壁等）との距離、すなわ
ち投写距離に従ってフォーカスを調整する。よって、本
構成のプロジェクタによれば、投写距離に応じた光量の
調整を行うことが可能となる。通常、光量が要求される
広い会場では投写距離が遠くなり、光量を抑制したい狭
い会場では投写距離が近くなる。そのため、例えば、投
写距離が遠い場合は光量を上げ、近い場合は光量を下げ
るといった調整が可能である。

【００１６】また、上記プロジェクタにおいて、前記投
写部は、投写する光の投写面積を調節するズーム調整部
を備え、前記光量調整部は、該ズーム調整部と連動して
通過する光量を調整することとしてもよい。

【００１７】こうすることにより、投写面積に応じて光
量を調節することができる。例えば、投写面積を広くす
る場合は光量を上げることにより明瞭に画像を投写し、
投写面積を狭くする場合は、光量を抑え、眩しくならな
いようにすることが可能となる。

【００１８】また、上記プロジェクタにおいて、前記光
路に前記光量調整部と、光変調用の液晶パネルとを備
え、通過する光束の絞り量を調節する絞り調整部を備え
ることとしてもよい。

【００１９】一般的に、光束の絞り量を大きくすると、
液晶パネルへの入射角度の大きい光を遮断することとな
り、コントラストを向上させることができる。コントラ
ストの向上効果は、光量にも依存し、最適な画質をえる
ための絞り量は、全ての光量で一定とは限らない。本構
成のプロジェクタでは、絞り調整部により絞り量を調整
可能なため、光量調整部によって調節された光量に応じ
て、コントラストの向上を図ることができる。絞り調整
部は液晶パネルより光源側、投写部側のいずれに設けて
もよいが、コントラスト向上の観点から投写部に設ける
ことが好ましい。

【００２０】この場合、前記絞り調整部は、前記光量調
整部と連動して通過する光量を調整すると好適である。

【００２１】こうすることにより、光量調整部により光
量を変化させても、その変化と連動して絞り調整部が絞
り量を調節するため、容易にコントラストの向上を図る
ことができる。

【００２２】また、上記プロジェクタにおいて、外部環
境の明るさ、又は、前記投写部により光を投写された投
写領域の明るさを検知する外光検知部と、前記検知した
明るさに応じて、前記光量調整部を制御して通過する光
量を調整する制御部と、を備えることとしてもよい。

【００２３】こうすることにより、外部環境の明るさ
や、投写領域（スクリーンや壁等）の明るさに応じて光
量を調整することができる。例えば、外部環境が明るい
場合は、より明瞭に画像を投写するため光量を上げ、逆
に、暗い場合は眩しくないように光量を下げるといった
調整が可能となる。一方、投写領域の明るさが検知可能
であれば、投写領域が明るい場合は眩しくないように光
量を下げ、逆に、暗い場合は光量を上げるといった調整
が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき以下の順序で説明する。 Ａ．プロジェクタ概略構成： Ｂ．光量調整部： Ｃ．光量調整処理： Ｄ．変形例：

【００２５】Ａ．プロジェクタ概略構成：図１は、プロ
ジェクタ１０の概略構成図である。プロジェクタ１０
は、照明光学系１００と、色光分離光学系２００と、リ
レー光学系２２０と、３つの液晶ライトバルブ３００
Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、クロスダイクロイックプリ
ズム３２０と、投写レンズ３４０等を備えている。

【００２６】照明光学系１００は、光源１１０と、光量
調整部１５０と、第１のレンズアレイ１２１と、第２の
レンズアレイ１２２と、偏光変換素子１３０と、重畳レ
ンズ１４０とを備えている。光源１１０から射出された
光線束は、光量調整部１５０を通り、第１のレンズアレ
イ１２１によって複数の微小な部分光線束に分割され、
各部分光線束は第２のレンズアレイ１２２および重畳レ
ンズ１４０によって照明対象である３つの液晶ライトバ
ルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂの光入射面上で重畳
される。すなわち、第１のレンズアレイ１２１と、第２
のレンズアレイ１２２と、重畳レンズ１４０とは、照明
対象である３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００
Ｇ，３００Ｂをほぼ均一に照明するインテグレータ照明
光学系を構成する。偏光変換素子１３０は、非偏光な光
を３つの液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００
Ｂで利用可能な偏光方向を有する偏光光に揃える。

【００２７】光量調整部１５０には光量制御部１７０が
接続されている。光量制御部１７０は、光量センサ１６
０から入力した信号に応じて、光量調整部１５０を透過
する光量を調整する。これらの詳細は後述する。

【００２８】色光分離光学系２００は、照明光学系１０
０から射出される照明光を、それぞれ異なる波長域の３
色の光に分離する。第１のダイクロイックミラー２０２
は、略赤色の光を透過させるとともに、透過された色の
光よりも短波長側の色の光を反射する。第１のダイクロ
イックミラー２０２を透過したＲ光は、反射ミラー２０
８で反射され、フィールドレンズ２４０を通ってＲ用の
液晶ライトバルブ３００Ｒを照明する。フィールドレン
ズ２４０は、照明光学系からの複数の部分光線束がそれ
ぞれ、Ｒ用のライトバルブを照明するように集光する。
通常、各部分光線束が、それぞれ略平行な光線束となる
ように設定されている。他の液晶ライトバルブの前に設
けられたフィールドレンズも同様である。

【００２９】第１のダイクロイックミラーで反射された
Ｇ光とＢ光のうちで、Ｇ光は第２のダイクロイックミラ
ー２０４によって反射され、フィールドレンズ２３４を
通ってＧ用の液晶ライトバルブ３００Ｇを照明する。一
方、Ｂ光は、第２のダイクロイックミラーを透過し、リ
レー光学系２２０を通過して、Ｂ用の液晶ライトバルブ
３００Ｂを照明する。

【００３０】リレー光学系２２０は、入射側レンズ２２
２と、第１の反射ミラー２２４と、リレーレンズ２２６
と、第２の反射ミラー２２８と、射出側レンズ２３０
（フィールドレンズ）とを備えている。照明光学系１０
０および色光分離光学系２００から射出されたＢ光は、
入射側レンズ２２０によってリレーレンズ２２６の近傍
で収束し、射出側レンズ２３０に向けて発散する。射出
側レンズ２３０に入射する光線束の大きさは、入射側レ
ンズ２２２に入射する光線束の大きさにほぼ等しくなる
ように設定されている。

【００３１】Ｂ光の経路にリレー光学系２２０が設けら
れているのは、以下の理由による。すなわち、照明光学
系１００から射出された複数の部分光線束のそれぞれは
発散光線束である。また、Ｂ光の経路は、リレー光学系
２２０が配置されている経路に相当する分だけ他の色光
の経路に比べて長い。従って、Ｂ光の経路中にリレー光
学系２２０を設けない場合には、Ｂ光が照明するＢ用の
液晶ライトバルブ３００Ｂの照明領域は、他の色光が照
明する液晶ライトバルブの照明領域に比べて大きくな
り、Ｂ光の照明効率が低下する。すなわち、Ｂ光にリレ
ー光学系２２０を設けているのは、Ｂ光の経路が他の色
の光に比べて長いことによって発生する照明効率の低下
を抑制するためである。

【００３２】各色用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３０
０Ｇ，３００Ｂは、与えられた画像情報に従って、それ
ぞれの光入射面から入射した色光を変調し、変調した光
を透過光として射出する。

【００３３】クロスダイクロイックプリズム３２０は、
各色用の液晶ライトバルブ３００Ｒ，３００Ｇ，３００
Ｂから射出される各色の変調光を合成してカラー画像を
表す光を射出する。クロスダイクロイックプリズム３２
０は、Ｒ光を反射するＲ光反射ダイクロイック面３２２
と、Ｂ光を反射するＢ光反射ダイクロイック面３２４と
を備えている。Ｒ光反射ダイクロイック面３２２とＢ光
反射ダイクロイック面３２４とは、Ｒ光を反射する誘電
体多層膜と、Ｂ光を反射する誘電体多層膜とを４つの直
角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成することにより設け
られる。２つのダイクロイック面によって３色の変換光
が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。クロ
スダイクロイックプリズム３２０で生成された合成光
は、投写レンズ３４０の方向に射出される。投写レンズ
３４０は、この合成光の表す画像をスクリーンＳＣに投
写する。

【００３４】Ｂ．光量調整部：図２は、光量調整部１５
０の構造を示す説明図である。本図では、光量調整部１
５０を、光源１１０側から見た視点で表している。
（ａ）は光量を調整していない状態を示す図である。す
なわち、格子状の第１のレンズアレイ１２１が透過して
見えている状態を表す。（ｂ）は、遮光板を用いること
により、入射光を上下方向から遮る構造を示している。
（ｃ）も、遮光板を用いており、入射光を左右方向から
遮る構造を示している。（ｄ）は、絞り機構により光を
略円形状に遮る構造を示している。光量調整部１５０
は、このように種々の構造を用いて構成することができ
る。また、図示する以外にも、例えば、電圧の印加等に
よって光の透過率を調整可能な液晶やガラス、フィル
ム、フィルタ等を用いることにより透過する光量を調整
してもよい。

【００３５】Ｃ．光量調整処理：図３は、光量制御部１
７０による光量調整処理のフローチャートである。ま
ず、光量制御部１７０は、光量センサ１６０を用いてプ
ロジェクタ外部の光量を検出する（ステップＳ１０
０）。次に、光量調整部１５０の開口部の開口度を設定
する（ステップＳ１０１）。そして、光量制御部１７０
は、前ステップで設定した開口度に基づき光量調整部１
５０を制御する（ステップＳ１０２）。以上の処理によ
り、光量調整部１５０を透過する光量の調節を行うこと
が可能となる。前記ステップＳ１０１における設定は、
図中のグラフで示すように、外部の光量が多くなるほ
ど、開口度も大きくなるように設定する。こうすること
により、暗い環境では投写する光の明るさを抑えること
ができるため、利用者の目への負担を軽減させることが
でき、明るい部屋ではより明るい光を投写することによ
り、画像を鮮明に投写することが可能となる。なお、開
口度は、グラフの実線で表すように、段階的に調整する
こととしてもよいし、点線や一点差線で示すように、連
続的に調整することとしてもよい。なお、光量センサ１
６０は、プロジェクタ近傍の光量を検出してもよいし、
本プロジェクタによって画像が投写されたスクリーンＳ
Ｃ上の光量を検出してもよい。また、これらの両方を検
出することにより、その光量比に応じて制御を行うこと
としてもよい。

【００３６】以上、本発明の実施の形態について実施例
に基づき説明した。しかし、本発明は上述の実施例に限
定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲において
種々の構成をとることができる。以下、その変形例のい
くつかについて説明する。

【００３７】Ｄ．変形例： （変形例１）：上記実施例および図１において、光量調
整部１５０は、光源１１０と第１のレンズアレイ１２１
の間に設けるものとした。しかし、その他にも、図１で
示すように、例えば第１のレンズアレイ１２１と第２の
レンズアレイ１２２の間（位置Ｐ１）、第２のレンズア
レイ１２２と偏光変換素子１３０の間（位置Ｐ２）、偏
光変換素子１３０と重畳レンズ１４０の間（位置Ｐ
３）、クロスダイクロイックプリズム３２０と投写レン
ズ３４０の間（位置Ｐ４）、投写レンズ３４０内部（位
置Ｐ５もしくは位置Ｐ６）等に設けることもできる。こ
れらの位置で光量を調節可能とすれば、色光に分離する
前、あるいは色光から合成した後の光に対して光量を調
節できるため、色バランスを崩すことがなく好適であ
る。

【００３８】なお、上記位置Ｐ２、Ｐ３に設ける場合
は、偏光変換素子のストライプ上の開口面に沿って平行
に遮光することが望ましい（図４参照）。

【００３９】（変形例２）：また、上記実施例では、光
量調整部１５０の制御を、光量制御部１７０と光量セン
サ１６０とを用いて自動で行うものとした。しかし、プ
ロジェクタ１０に操作部を設けることにより、利用者が
手動で制御可能としてもよい。また、コンピュータ等と
ケーブルや無線で接続可能な構成とすることにより、遠
隔操作ができるようにしてもよい。

【００４０】（変形例３）：投写レンズ３４０は、投写
する画像のフォーカスを調整するため、フォーカス調節
機構を備えていてもよい。これは、投写レンズ３４０を
構成する複数のレンズの位置を前後に調節することによ
り行う。光量制御部１７０は、このフォーカス調節機構
と連動して光量調整部１５０を制御することとしてもよ
い。こうすることにより、例えば、フォーカスをプロジ
ェクタ近くに合わせる場合は、プロジェクタ１０とスク
リーンＳＣとの距離が近いと判断し、自動的に光量を落
とし、フォーカスを遠くに合わせる場合は、距離が遠い
と判断し、自動的に光量を上げるといった制御が可能と
なる。

【００４１】また、投写レンズ３４０が、投写する光の
投写面積を調節するズーム調整機構を備え、光量制御部
１７０がズーム調整機構と連動して光量調整部１５０を
制御することとしてもよい。こうすることにより、例え
ば、投写面積を大きくする場合には明瞭な画像を投写で
きるように光量を上げ、小さくする場合には眩しくない
ように光量を下げるといた制御が可能となる。

【００４２】また、投写レンズ３４０は、通過する光束
の絞り量を調節する絞り調節機構を備えていてもよい。
絞り調節機構により通過する光束の絞り量を大きくする
と、入射角度の大きい光を遮断することとなり、コント
ラストを向上させることができるためである。光量制御
部１７０が、この絞り調節機構と連動して光量調整部１
５０を制御可能であれば、光量に応じて容易にコントラ
ストの向上を図ることが可能となる。この場合、光量調
整部１５０は、投写レンズ３４０よりも前段に位置して
いる必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロジェクタ１０の概略構成図である。

【図２】光量調整部１５０の構造を示す説明図である。

【図３】光量制御部１７０による光量調整処理のフロー
チャートである。

【図４】偏光変換素子１３０を遮光する一例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０…プロジェクタ １００…照明光学系 １１０…光源 １２１…第１のレンズアレイ １２２…第２のレンズアレイ １３０…偏光変換素子 １４０…重畳レンズ １５０…光量調整部 ２００…色光分離光学系 ２０２…第１のダイクロイックミラー ２０４…第２のダイクロイックミラー ２０８…反射ミラー ２２０…リレー光学系 ２２２…入射側レンズ ２２４…第１の反射ミラー ２２６…リレーレンズ ２２８…第２の反射ミラー ２３０…射出側レンズ ２３４…フィールドレンズ ２４０…フィールドレンズ ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶ライトバルブ ３２０…クロスダイクロイックプリズム ３４０…投写レンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を投写するプロジェクタであって、 光源と、 光を外部に投写する投写部と、 前記光源から射出された光を前記投写部に伝達する光路
   と、を備え、 更に、前記光路および投写部の少なくとも一方に、通過
   する光量を調整するための光量調整部を備えるプロジェ
   クタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記光路は、 前記光源から射出された光を、複数の色光に分離する色
   光分離部と、 前記色光を各々変調する色光変調部と、 前記変調した色光を合成する光合成部と、を備え、 前記光量調整部は、前記光源と色光分離部との間、およ
   び、前記光合成部と投写部との間の少なくとも一方に設
   けられているプロジェクタ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記光路は、前記光源部から射出された光を直線偏光光
   に変換する偏光変換部を備え、 前記光量調整部は、前記光源と前記偏光変換部との間に
   備えられているプロジェクタ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記投写部と前記光量調整部とを一体化して備えるプロ
   ジェクタ。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記投写部は、投写する光のフォーカスを調整するフォ
   ーカス調整部を備え、 前記光量調整部は、該フォーカス調整部と連動して通過
   する光量を調整するプロジェクタ。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記投写部は、投写する光の投写面積を調節するズーム
   調整部を備え、 前記光量調整部は、該ズーム調整部と連動して通過する
   光量を調整するプロジェクタ。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記光路に前記光量調整部と、光変調用の液晶パネルと
   を備え、 通過する光束の絞り量を調節する絞り調整部を備えるプ
   ロジェクタ。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のプロジェクタであっ
   て、 前記絞り調整部は、前記光量調整部と連動して通過する
   光量を調整するプロジェクタ。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のプロジェクタであっ
   て、 外部環境の明るさ、又は、前記投写部により光を投写さ
   れた投写領域の明るさを検知する外光検知部と、 前記検知した明るさに応じて、前記光量調整部を制御し
   て通過する光量を調整する制御部と、 を備えるプロジェクタ。