JP2006078626A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶パネル等の光変調装置を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector that projects an image using a light modulation device such as a liquid crystal panel.
従来のプロジェクタに組み込まれる液晶パネル用の照明装置として、白色光源からの光源光を3色に分解し、そのうち赤色の照明光路上にリレー光学系を配置して、残りの緑色及び青色に対する光路長の差を補償するものが存在する(特許文献1、2、3参照)。
As an illumination device for a liquid crystal panel incorporated in a conventional projector, light source light from a white light source is separated into three colors, a relay optical system is disposed on the red illumination optical path, and the optical path lengths for the remaining green and blue There are those that compensate for the difference (see
また、別の液晶パネル用の照明装置として、白色光源からの光源光を3色に分解し、そのうち青色の照明光路上にリレー光学系を配置して、残りの2色に対する光路長の差を補償するものが存在する(特許文献4参照)。なお、このプロジェクタでは、リレー光学系を構成する3つのレンズのうち、中央のレンズを例えば光軸方向に移動可能にして、液晶パネルに対する照明領域の大きさを拡大・縮小できるようにし、B光の有効な活用を図っている。 As another lighting device for liquid crystal panels, the light source light from the white light source is separated into three colors, and a relay optical system is arranged on the blue illumination light path, and the difference in optical path length with respect to the remaining two colors is determined. There is something to compensate (see Patent Document 4). In this projector, among the three lenses constituting the relay optical system, the center lens can be moved in the optical axis direction, for example, so that the size of the illumination area with respect to the liquid crystal panel can be enlarged and reduced. Is being used effectively.
また、別の液晶パネル用の照明装置として、白色光源からの光源光を3色に分解し、そのうち緑色の照明光路上にリレー光学系等の導光手段を配置して、残りの2色に対する光路長の差を補償するものが存在する(特許文献5参照)。
しかし、赤色の照明光路上にリレー光学系を配置する照明装置では、光源として例えば高圧水銀ランプ等を用いている関係上、赤色が他の色に比較して相対的に弱くなり、ホワイトバランスを適切に調整できない場合がある。このような場合、液晶パネルに入力すべき画像信号の輝度値を調整する信号処理によってホワイトバランスを達成することも可能であるが、画像の明るさやコントラストを低下させてしまうという問題がある。 However, in an illuminating device in which a relay optical system is arranged on the red illumination optical path, red is relatively weak compared to other colors due to the use of, for example, a high-pressure mercury lamp as a light source, and white balance is reduced. It may not be possible to adjust properly. In such a case, white balance can be achieved by signal processing for adjusting the luminance value of the image signal to be input to the liquid crystal panel, but there is a problem that the brightness and contrast of the image are lowered.
また、青色光路に設けたレンズを光軸方向に移動可能にした照明装置では、比較的光量が不足し易い緑光の損失を少なくすることができ、照明光の無駄を防止することができるが、高圧水銀ランプ等の発光特性に起因するホワイトバランスの偏りを積極的に解消することができない。 In addition, in the illumination device in which the lens provided in the blue light path is movable in the optical axis direction, it is possible to reduce the loss of green light that is relatively short of light amount, and to prevent the waste of illumination light. The white balance bias due to the light emission characteristics of a high-pressure mercury lamp or the like cannot be positively resolved.
また、緑色の照明光路上にリレー光学系を配置する照明装置では、高圧水銀ランプ等の発光特性に起因して、ホワイトバランスが製品ごとに大きくばらつく場合が多く、液晶パネルに入力すべき画像信号の輝度値を大きく調整する信号処理が必要となる。 Also, in an illuminating device in which a relay optical system is arranged on the green illumination optical path, the white balance often varies greatly from product to product due to light emission characteristics such as a high-pressure mercury lamp, and the image signal to be input to the liquid crystal panel Signal processing for greatly adjusting the luminance value of the.
そこで、本発明は、高圧水銀ランプ等のようなスペクトル特性に一定の傾向があるランプ光源を用いた場合にも、輝度値を利用した信号処理を最小限としつつ、高輝度で自然なホワイトバランスを達成することができるプロジェクタを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a high-brightness and natural white balance while minimizing signal processing using luminance values even when using a lamp light source having a certain tendency in spectral characteristics such as a high-pressure mercury lamp. An object of the present invention is to provide a projector that can achieve the above.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、(a)照明光を射出する照明装置と、(b)照明装置から射出された照明光から第1から第3色光を分岐して、当該第1から第3色光を第1から第3光路にそれぞれ導く色分離光学系と、(c)第1から第3光路上にそれぞれ配置され、第1から第3色光によってそれぞれ照明される第1乃至第3光変調装置とを備えたプロジェクタであって、(d)照明装置から第3光変調装置までの距離が、照明装置から第1光変調装置までの距離及び照明装置から第2光変調装置までの距離よりも長く、(e)第3光路には、光入射側に配置される第1のレンズと、光射出側に配置される第2のレンズと、第1及び第2のレンズの間に配置される第3のレンズと、第3のレンズの第1のレンズ側に配置される光路折曲用の第1のミラーと、第3のレンズの第2のレンズ側に配置される光路折曲用の第2のミラーとを含むリレー光学系が設けられ、(f)第1及び第2のミラーの少なくとも一方を第3光路上に保持するとともに、当該第1及び第2のミラーの少なくとも一方を反射面に沿って光源像がより不鮮明となる方向に変位可能としたミラー支持部材を備える。なお、色分離光学系の第1及び第2のミラーは、ミラー支持部材によって例えば第3光路の光軸に対して45°の傾斜角で保持されており、この場合、第3光路は、第1及び第2のミラーの位置で90°折り曲げられる。 In order to solve the above-described problems, a projector according to the present invention includes (a) an illumination device that emits illumination light, and (b) the first to third color lights branched from the illumination light emitted from the illumination device. A color separation optical system that guides the first to third color lights to the first to third optical paths, respectively, and (c) a first optical system disposed on the first to third optical paths and illuminated by the first to third color lights, respectively. To a third light modulation device, wherein (d) the distance from the illumination device to the third light modulation device is the distance from the illumination device to the first light modulation device and the second light modulation from the illumination device. (E) in the third optical path, the first lens disposed on the light incident side, the second lens disposed on the light exit side, and the first and second lenses A third lens disposed between and a first lens side of the third lens A relay optical system including a first mirror for bending the optical path disposed and a second mirror for bending the optical path disposed on the second lens side of the third lens; (f) At least one of the first and second mirrors is held on the third optical path, and at least one of the first and second mirrors can be displaced along the reflecting surface in a direction in which the light source image becomes more blurred. A mirror support member is provided. The first and second mirrors of the color separation optical system are held at a tilt angle of, for example, 45 ° with respect to the optical axis of the third optical path by the mirror support member. In this case, the third optical path is It is bent 90 ° at the position of the first and second mirrors.
上記プロジェクタでは、ミラー支持部材が、第1及び第2のミラーの少なくとも一方を、反射面に沿って光源像がより不鮮明となる方向に変位可能としており、当該一方のミラーの変位量を適当に調節することによって、照明光に部分的な「ケラレ」を生じさせることができる。すなわち、照明光を適当な光量だけ第3光路外に不要光として排出させることができる。この結果、第3光変調装置の画像形成領域上における照明光の照度をほぼ目標値に調整することができ、目標とするホワイトバランスを達成することができる。なお、第1及び第2のミラーの少なくとも一方を変位させる方向を、光源像がより不鮮明となる方向とすることにより、光源像がより鮮明となる部分で照明光にケラレを生じさせることができるので、第3光変調装置に入射する照明光の均一性はほとんど損なわれない。 In the projector, the mirror support member can displace at least one of the first and second mirrors in a direction in which the light source image becomes more smeared along the reflection surface, and the amount of displacement of the one mirror is appropriately set. By adjusting, partial “vignetting” can be generated in the illumination light. That is, the illumination light can be discharged as unnecessary light outside the third optical path by an appropriate amount. As a result, the illuminance of the illumination light on the image forming area of the third light modulation device can be adjusted to a substantially target value, and a target white balance can be achieved. Note that, by setting the direction in which at least one of the first and second mirrors is displaced to be a direction in which the light source image becomes more unclear, vignetting can be generated in the illumination light at a portion where the light source image becomes clearer. Therefore, the uniformity of the illumination light incident on the third light modulation device is hardly impaired.
また、本発明の具体的側面又は態様では、上記プロジェクタにおいて、第1から第3色光が、それぞれ青色光、赤色光、及び緑色光である。この場合、緑色光用の第3光路上にリレー光学系を配置するので、緑色光のロスが生じ易いが、緑色光の光量が多いランプ光源では、自然なホワイトバランスを達成する上でむしろ有利な影響を与えることになる。また、この場合、緑色光は視感度が比較的高いので、ホワイトバランスに与える影響が大きいが、リレー光学系を構成する第1及び第2のミラーの少なくとも一方を変位可能としているので、緑色光の第3光変調装置の画像形成領域上における照度をほぼ目標値に調整することができる。 In a specific aspect or aspect of the present invention, in the projector, the first to third color lights are blue light, red light, and green light, respectively. In this case, since the relay optical system is arranged on the third optical path for green light, a loss of green light is likely to occur. However, a lamp light source with a large amount of green light is rather advantageous for achieving natural white balance. Will have a negative impact. In this case, since the green light has a relatively high visibility, it has a great influence on the white balance. However, since at least one of the first and second mirrors constituting the relay optical system can be displaced, the green light It is possible to adjust the illuminance on the image forming area of the third light modulation device to substantially the target value.
また、本発明の別の具体的態様では、リレー光学系が、第3のレンズの近傍に光源像を形成し、ミラー支持部材が、第1及び第2のミラーの少なくとも一方を第3のレンズから離れる方向に変位させることによって、第3のレンズ側でケラレを生じさせる。この場合、第3のレンズの近傍に光源像が形成されることを利用して、少なくとも一方のミラーを第3のレンズから離れる方向に変位させることにより、第3光変調装置に入射する照明光の光量を簡易・確実に調整することができる。 In another specific aspect of the invention, the relay optical system forms a light source image in the vicinity of the third lens, and the mirror support member attaches at least one of the first and second mirrors to the third lens. Displacement in the direction away from the lens causes vignetting on the third lens side. In this case, using the fact that the light source image is formed in the vicinity of the third lens, the illumination light incident on the third light modulation device is displaced by displacing at least one mirror in the direction away from the third lens. The amount of light can be adjusted easily and reliably.
また、本発明の別の具体的態様では、第1及び第2のミラーのうち、第3のレンズの近傍に形成される光源像に対してより近いミラーを変位可能にする。この場合、光源像がより鮮明となる部分に対応するミラーで照明光にケラレを生じさせることができるので、第3光変調装置に入射する照明光の均一性をより高めることができる。 In another specific aspect of the present invention, a mirror closer to the light source image formed in the vicinity of the third lens among the first and second mirrors can be displaced. In this case, vignetting can be generated in the illumination light by the mirror corresponding to the portion where the light source image becomes clearer, so that the uniformity of the illumination light incident on the third light modulation device can be further improved.
また、本発明の別の具体的態様では、照明装置が、光源光を発生する光源装置と、照明装置からの光源光を均一化する均一化光学系とを備える。この場合、リレー光学系に入射する照明光を予め均一化することができるので、第3光変調装置を均一度の高い照明光で照明することができる。 In another specific aspect of the present invention, the illumination device includes a light source device that generates light source light and a uniformizing optical system that equalizes the light source light from the illumination device. In this case, since the illumination light incident on the relay optical system can be made uniform in advance, the third light modulation device can be illuminated with illumination light with high uniformity.
また、本発明の別の具体的態様では、均一化光学系が、2つのフライアイ光学系を含む。この場合、リレー光学系のうち例えば第3のレンズの近傍に、フライアイ光学系の光学要素の配列に対応する多数の光源像が形成されるが、このような多数の光源像の一部をミラーの移動でカットすることによって、第3光変調装置の画像形成領域上における効率的な照度調整が可能になる。 In another specific aspect of the invention, the homogenizing optical system includes two fly's eye optical systems. In this case, a large number of light source images corresponding to the arrangement of the optical elements of the fly-eye optical system are formed, for example, in the vicinity of the third lens in the relay optical system. By cutting by moving the mirror, it is possible to efficiently adjust the illuminance on the image forming area of the third light modulation device.
また、本発明の別の具体的態様では、第1から第3色光を第1から第3光変調装置によって変調することによって得た各色の像光を合成する光合成光学系と、当該光合成光学系から射出される合成光を投射する投射光学系とをさらに備える。この場合、光合成光学系によって合成したカラー画像を投射光学系によって所望のサイズでスクリーン上に投射することができる。 In another specific aspect of the present invention, a light combining optical system for combining image light of each color obtained by modulating the first to third color lights with the first to third light modulation devices, and the light combining optical system And a projection optical system for projecting synthetic light emitted from the projector. In this case, the color image synthesized by the light synthesizing optical system can be projected on the screen at a desired size by the projection optical system.
また、本発明の別の具体的態様では、ミラー支持部材が、第1及び第2のミラーの少なくとも一方を反射面の方向に沿って摺動可能に保持するガイド部材と、第1及び第2のミラーの少なくとも一方をガイド部材に沿って移動させる駆動部材とを備える。この場合、簡易かつ高精度で少なくとも一方のミラーを変位させることができる。 In another specific aspect of the invention, the mirror support member includes a guide member that holds at least one of the first and second mirrors slidably along the direction of the reflecting surface, and the first and second mirrors. A drive member that moves at least one of the mirrors along the guide member. In this case, at least one of the mirrors can be displaced simply and with high accuracy.
図1は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ10は、光源光を発生する光源装置20と、光源装置20からの照明光を均一化する均一化光学系30と、均一化光学系30を経た照明光を赤・緑・青の3色に分割する色分離光学系40と、色分離光学系40から射出された各色の照明光によって照明される光変調部50と、光変調部50からの各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム60と、クロスダイクロイックプリズム60を経た像光をスクリーン(不図示)に投射する投射レンズ70とを備える。なお、以上のうち、光源装置20と均一化光学系30とは、照明光を射出する照明装置として機能する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a projector according to an embodiment of the invention. The
ここで、光源装置20は、略点状の発光部を形成するランプ本体21と、ランプ本体21から射出される光源光をコリメートするパラボラ形状の凹面鏡22とを備える。このうち、ランプ本体21は、例えば高圧水銀ランプからなり、略白色の光源光を射出する。また、凹面鏡22は、ランプ本体21から放射される光線を反射して、平行光束として均一化光学系30に入射させる。なお、パラボラ形状の凹面鏡22に代えて、球面や楕円面など、パラボラ形状ではない凹面鏡を用いても良い。このような、凹面鏡を用いた場合は、凹面鏡22と均一化光学系30との間に平行化レンズを配置すれば、光源装置20から平行光束を射出することが可能となる。
Here, the
均一化光学系30は、波面分割用の一対のフライアイ光学系31,32と、波面分割光を重ね合わせるための重畳レンズ33と、照明光を所定の偏光成分に変換する偏光変換部材34とを備え、光源装置20と協働してケーラー照明を可能にする。一対のフライアイ光学系31,32は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置20からの照明光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材34は、フライアイ光学系31,32から射出した照明光を一種類の偏光光(例えば図1の紙面に垂直なS偏光成分のみ)に変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ33は、偏光変換部材34を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部50に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系31,32と重畳レンズ33とを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系40を経て、光変調部50を構成する各色の光変調装置すなわち各色の液晶パネル51b,51r,51gの画像形成領域を均一に重畳照明する。
The homogenizing
色分離光学系40は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー42a,42b,42cと、フィールドレンズ43r,43bと、第1〜第3レンズ45a,45b,45cとを備える。第1ダイクロイックミラー41aは、赤・緑・青(R・G・B)の3色のうち青色光LBを反射し、緑色光LGと赤色光LRとを透過させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、入射した緑色光LG及び赤色光LRのうち赤色光LRを反射し緑色光LGを透過させる。この色分離光学系40において、光源装置20から均一化光学系30を経て射出される照明光は、まず第1ダイクロイックミラー41aに入射する。第1ダイクロイックミラー41aで反射された青色光LBは、第1光路OP1に導かれ、反射ミラー42aを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ43bに入射する。また、第1ダイクロイックミラー41aを透過して第2ダイクロイックミラー41bで反射された赤色光LRは、第2光路OP2に導かれフィールドレンズ43rに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラー41bを通過した緑色光LGは、第3光路OP3に導かれ、反射ミラー42b,42cを介してレンズ45a,45b,45cを通過する。これらの反射ミラー42b,42c及びレンズ45a,45b,45cからなるリレー光学系は、光源装置20から各色の液晶パネル51b,51r,51gまでの光路の距離が最も長い緑色用の第3光路OP3に配置されている。このリレー光学系は、第1のレンズ45aの像を、第2のレンズ45bを介して、ほぼそのまま第3のレンズ45cに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。このうち、反射ミラー42b,42cは、3光路OP3の光軸に対して45゜の傾斜角で傾いて配置されており、光路方向を90゜折り曲げることができる。なお、後に詳述するが、リレー光学系を構成する一方の反射ミラー42cは、その反射面に沿って中央のレンズ45bから離れる方向に移動可能となっている。
The color separation
光変調部50は、3色の照明光LB,LR,LGがそれぞれ入射する3つの液晶パネル51b,51r,51gと、各液晶パネル51b,51r,51gを挟むように配置される3組の偏光フィルタ52b,52r,52gとを備える。ここで、例えば青色光LB用の液晶パネル51bと、これを挟む一対の偏光フィルタ52b,52bとは、照明光を2次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、赤色光LR用の液晶パネル51rと、対応する偏光フィルタ52r,52rも、液晶ライトバルブを構成し、緑色光LG用の液晶パネル51gと、偏光フィルタ52g,52gも、液晶ライトバルブを構成する。
The
光変調部50において、第1光路OP1に導かれた青色光LBは、フィールドレンズ43bを介して液晶パネル51bの被照射面に入射する。第2光路OP2に導かれた赤色光LRは、フィールドレンズ43rを介して液晶パネル51rの被照射面に入射する。第3光路OP3に導かれた緑色光LGは、レンズ45a,45b,45cを介して液晶パネル51gの被照射面に入射する。各液晶パネル51b,51r,51gは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置であり、各液晶パネル51b,51r,51gにそれぞれ入射した各色光LB,LR,LGは、各液晶パネル51b,51r,51gに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ52b,52r,52gによって、各液晶パネル51b,51r,51gに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル51b,51r,51gから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。
In the
クロスダイクロイックプリズム60は、光合成光学系であり、B光反射用の反射膜(例えば誘電体多層膜)61と、緑色光反射用の反射膜(例えば誘電体多層膜)62とを直交させた状態で内蔵するものである。このクロスダイクロイックプリズム60は、液晶パネル51bからの青色光LBを反射膜61で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル51rからの赤色光LRを反射膜61,62を介して直進・射出させ、液晶パネル51gからの緑色光LGを反射膜62で反射して進行方向左側に射出させる。このようにクロスダイクロイックプリズム60で合成された像光は、投射光学系である投射レンズ70を経て適当な拡大率でスクリーン(不図示)にカラー画像として投射される。
The cross
図2は、図1に示すプロジェクタ10の第3光路OP3における光束の状態等を説明する展開図であり、より具体的には、色分離光学系40における緑色光LGのみの光量調整法を説明する図である。このうち、図2(a)は、当初の標準的な状態を示し、図2(b)は、リレー光学系のうち光量調整用の反射ミラー42cを変位させた状態を示す。
FIG. 2 is a development view for explaining the state of the light beam in the third optical path OP3 of the
図2(a)に示す状態では、均一化光学系30から射出され、レンズ45a,45b,45cを通過した緑色光LGによって、液晶パネル51gの画像形成領域が均一に照明される。なお、リレー光学系を構成する光路折曲用の反射ミラー42b,42cについては、結像状態を説明するため実物としての表示が省略されており、それぞれ反射面M1、M2として示されている。
In the state shown in FIG. 2A, the image forming area of the
一方、図2(b)に示す状態でも、均一化光学系30から射出され、レンズ45a,45b,45cを通過した緑色光LGによって、液晶パネル51gの画像形成領域がほぼ均一に照明されるが、中央のレンズ45bの後段に設けた光量調整用の反射ミラー42cがその反射面M1に沿ってスライド移動し、レンズ45bから離れることにより、緑色光LGの光束が一部遮断される状態であるケラレが生じている。この結果、液晶パネル51gの画像形成領域が反射ミラー42cの移動量に応じた低い照度で照明されることになる。この際、緑色光LGの光束のケラレは、反射ミラー42cのうちレンズ45b側、すなわちレンズ45bの近傍に形成された二次光源の位置SPに近い部分で生じるので、液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度分布は、ほぼ均一に維持される。
On the other hand, even in the state shown in FIG. 2B, the image forming area of the
一般に、緑色光LGは、視感度が比較的高いので、ホワイトバランスに与える影響が大きい。また、高圧水銀ランプからなるランプ本体21を備える光源装置20は、緑色光LGの相対的光量にバラツキが生じやすい。本実施形態では、反射ミラー42bのスライド移動を利用して液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度を調整するようにしているので、プロジェクタ10のホワイトバランスを効率良く調整することが可能である。なお、高圧水銀ランプの場合、緑色光LGの光量が青色光LBや赤色光LRの光量に比較して多くなる傾向があるので、反射ミラー42bのスライド移動によって多少の光量損失が生じても、ホワイトバランスの調整にとって不利には働かない。
また、ホワイトバランスに影響を与える原因としては、ランプの相対的光量のバラツキの他、液晶パネル51gの特性のばらつきや、ダイクロイックミラー41a,41b及びクロスダイクロイックプリズムの波長選択特性のバラツキなども考えられるが、本実施形態のプロジェクタによれば、緑色光LGの光量にバラツキを生じさせる各種要因にかかわらず、プロジェクタ10のホワイトバランスをほぼ目標値に設定することができ、その際、画像の明るさやコントラストを犠牲にすることもない。
In general, since the green light LG has a relatively high visibility, it has a great influence on the white balance. Further, the
In addition to the variation in the relative light quantity of the lamp, the cause of the influence on the white balance is also the variation in the characteristics of the
なお、以上の説明では、中央のレンズ45bの前段の反射ミラー42bは固定されて移動しないものとしたが、反射ミラー42cの代わりに、或いは反射ミラー42cと共に、反射ミラー42bを移動させることもできる。この場合、反射ミラー42bをその反射面M1に沿って移動させてレンズ45bから離間させることにより、緑色光LGの光束が一部遮断される状態であるケラレを生じさせる。
In the above description, the
図3及び図4は、図2等に示す光量調整用の反射ミラー42cの動作を説明するための図である。図3(a)は、レンズ45bに最も近い位置における緑色光LGの分布を概念的に説明する図であり、図3(b)は、レンズ45bから最も遠い位置における緑色光LGの分布を概念的に説明する図である。また、図4(a)は、光量調整用の反射ミラー42cをレンズ45bから離間するように移動させる場合を示し、図4(b)は、反射ミラー42cをレンズ45bに近接させるように移動させる場合を示す。
3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the reflecting
図3(a)に示すように、反射ミラー42cのうち第3光路OP3に沿って中央のレンズ45bに最も近い箇所では、ケーラー照明系の性質上、図1のフライアイ光学系31,32を構成する要素レンズの配列に対応するマトリックス状の配列で多数の2次光源像SSPが形成されている。また、図3(b)に示すように、反射ミラー42cのうち第3光路OP3に沿ってレンズ45bから最も遠い箇所では、図1のフライアイ光学系31,32を構成する要素レンズの輪郭に対応してぼやけた状態の多数のデフォーカス像DSPが部分的に重畳して形成されている。
As shown in FIG. 3A, the fly-eye
図4(a)に示すように、反射ミラー42cをレンズ45bから離間する方向に移動させた場合、反射ミラー42cの有効領域は、レンズ45bに近い部分でケラレを伴い、第3光路OP3の開口AP1は、2次光源像SSPのうち、端部側の1以上の列が全部又は一部除去されたものとなる。一方、図4(b)に示すように、反射ミラー42cをレンズ45bに近接する方向に移動させた場合、反射ミラー42cの有効領域は、レンズ45bから遠い部分でケラレを伴い、第3光路OP3の開口AP2は、デフォーカス像DSPの端部側の1以上の群が一部除去されたものとなる。以上の結果、図4(a)及び(b)に示す双方の場合において、第3光路OP3を通過する緑色光LGの光量が減少する。ただし、図4(a)に示す場合、2次光源像SSPの個数が減少するだけで、液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度分布は、均一に維持される。一方、図4(b)に示す場合、デフォーカス像DSPが部分的に遮光されることによって、液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度分布は、不均一化する。
As shown in FIG. 4A, when the reflecting
以上をまとめると、反射ミラー42cをレンズ45bから離間する方向に移動させた場合、緑色光LGのケラレが生じるが、液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度分布が均一に維持される。一方、反射ミラー42cをレンズ45bに近接する方向に移動させた場合、緑色光LGのケラレが生じるだけでなく、液晶パネル51gの画像形成領域上における緑色光LGの照度分布が不均一化される。よって、緑色光LGの画像形成領域上における照度を調整する際には、反射ミラー42cをレンズ45bから離間する方向に移動させることが望ましい。なお、反射ミラー42cをレンズ45bから離間する方向に移動させる場合、2次光源像SSPが端部側から列単位で除去されるように反射ミラー42cをステップ移動させることが、緑色光LGの均一性を確保する上で有利である。この際、緑色光LGの画像形成領域上における照度が階段状に変化するが、その間を補うような照度の微調節は、液晶パネル51gに供給する画像信号の輝度値の電気信号処理によって代替的に可能になる。
In summary, when the reflecting
図5(a)及び(b)は、図2等に示す光量調整用の反射ミラー42cを支持しつつ変位させるための機構であるミラー支持部材を説明する正面図及び側面図である。
FIGS. 5A and 5B are a front view and a side view for explaining a mirror support member which is a mechanism for displacing while supporting the
ミラー支持部材90は、矩形の反射ミラー42cをその反射面の方向に沿って摺動可能に保持する上下一対のガイド部材91,92と、反射ミラー42cをガイド部材91,92に沿って移動させる駆動部材94とを備える。前者のガイド部材91,92は、ガイド溝91a,92aを有しており、これらガイド溝91a,92aに反射ミラー42cの上下端に形成した保護部材95が嵌合する。この結果、反射ミラー42cは、その反射面M2の方向に沿って姿勢を変えることなく摺動可能となる。なお、反射ミラー42cの裏面には、ばね部材96が押し付けられている。このばね部材96により、反射ミラー42cが前方に付勢され反射ミラー42cがガイド溝91a,92aに保持された状態でガタツクことを防止できる。後者の駆動部材94は、反射ミラー42cのコーナに固定された固定部94aと、固定部94aに連結された連結部94bと、連結部94bから延びるねじ部94cと、ねじ部94cをガイド部材91側で支持するステー94dと有する。連結部94bは、周囲に環状溝を設けた円柱状の部材であり、固定部94aに設けた開口に嵌合してねじ部94cとともにねじ部94cの軸まわりに回転する。固定部94aは、ねじ部94cと螺合するねじ孔を有しており、ねじ部94cのヘッド94fをねじ回すことによって、反射ミラー42cをステー94dすなわちガイド部材91に対して所望量だけ微動させることができるようになっている。つまり、ねじ部94cの適当な回転によって反射ミラー42cを第3光路OP3(図2参照)上の適当な位置に進退させることができ、緑色光LGのケラレすなわち遮光量を調節することができる。以上のような緑色光LGに関する光量調整は、例えばプロジェクタ10の組立段階で他の色光とのバランスをとりながら行われる。このような調整後に駆動部材94を例えば接着剤で固定することによって、反射ミラー42cは、ガイド部材91,92に対して恒久的に固定される。
The
以下、本実施形態に係るプロジェクタ10の動作について説明する。光源装置20からの照明光は、均一化光学系30を経て均一化されその偏光方向が揃えられた後、色分離光学系40に設けた第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bによって色分割され、対応する液晶パネル51b,51r,51gに各色光LB,LR,LGとしてそれぞれ入射する。各液晶パネル51b,51r,51gは、外部からの画像信号によって変調されて2次元的屈折率分布を有しており、各色光LB,LR,LGを2次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶パネル51b,51r,51gで変調された各色光LB,LR,LGすなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム60で合成された後、投射レンズ70に入射する。投射レンズ70に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。なお、本プロジェクタ10では、色分離光学系40等の組立時或いはその後において、反射ミラー42cの位置を調節することで、液晶パネル51gを照明する緑色光LGの画像形成領域上における照度を変化させることができる。つまり、熱的影響を受けやすいNDフィルタを用いることなく、各液晶パネル51b,51r,51gを所望のバランスで照明することができる。よって、各液晶パネル51b,51r,51gを通過して合成され投射レンズ70によってスクリーン上に投影されるカラー画像のホワイトバランスを簡易に調整することができる。
Hereinafter, the operation of the
なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 In addition, this invention is not restricted to said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement in a various aspect, For example, the following deformation | transformation is also possible.
上記実施形態のプロジェクタ10では、緑色光用の第3光路OP3に色分離光学系40のリレー光学系42b,42c,45a,45b,45cを配置しているが、その他の光路OP1,OP2にリレー光学系を配置することができる。この場合、その他の光路OP1,OP2に配置したリレー光学系の反射ミラーを射面に沿って移動させることにより、光源装置20から射出される照明光のホワイトバランスを適宜調整することができる。
In the
上記実施形態のプロジェクタ10では、光源装置20として高圧水銀ランプを用いているが、高圧水銀ランプの代わりに、メタルハライドランプ等他のランプを用いることもできる。この場合も、緑色光用の第3光路OP3やその他の光路OP1,OP2に配置される反射ミラー42c等を反射面に沿って移動させることにより、上記ランプ光源からの照明光のホワイトバランスを適宜調整することができる。
In the
また、色分離光学系40を構成する反射ミラー42cを微動・固定するためのミラー支持部材90の構造は、上記実施形態に限定されることなく、様々なものとすることができる。例えば、駆動部材94は省略することができ、ガイド部材91,92を利用して反射ミラー42cを適所に移動させた後、接着剤を利用してガイド部材91,92等に反射ミラー42cを直接固定することができる。
Further, the structure of the
また、上記実施形態では、光源装置20からの光を複数の部分光束に分割するため、2つのフライアイ光学系31,32を用いていたが、この発明は、このようなフライアイ光学系すなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイ光学系31,32をロッドインテグレータに置き換えることもできる。この場合、ロッドインテグレータ後段のリレー光学系のうち2次光源像が形成される位置近傍に配置されるレンズに隣接する反射ミラーを、当該レンズから離間するように移動させる。
In the above embodiment, the two fly's eye
また、上記プロジェクタ10において、光源装置20からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材34を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材34を用いないプロジェクタにも適用可能である。
In the
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタ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、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含むライトバルブ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、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光板は不要である。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a transmissive projector has been described. However, the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that the light valve including the liquid crystal panel is a type that transmits light, and “reflection type” is a type that the light valve reflects light. Means. In the case of a reflection type projector, the light valve can be constituted only by a liquid crystal panel, and a pair of polarizing plates is unnecessary. The light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like, and may be a light modulation device using a micromirror, for example.
また、プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェクタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがあるが、図1に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。 Further, as the projector, there are a front projector that projects an image from the direction of observing the projection plane and a rear projector that projects an image from the opposite side to the direction of observing the projection plane. The projector configuration shown in FIG. Is applicable to both.
10…プロジェクタ、 20…光源装置、 30…均一化光学系、 31,32…フライアイ光学系、 33…重畳レンズ、 34…偏光変換部材、 40…色分離光学系、 41a,41b…第2ダイクロイックミラー、 42b,42c…反射ミラー、 42b,42c,45a,45b,45c…リレー光学系、 45a,45b,45c…レンズ、 50…光変調部、 51b,51r,51g…液晶パネル、 52b,52r,52g…偏光フィルタ、 60…クロスダイクロイックプリズム、 70…投射レンズ、 90…ミラー支持部材、 91,92…ガイド部材、 94…駆動部材、 AP1…開口、 AP2…開口、 DSP…デフォーカス像、 LB,LR,LG…各色光、 M1、M2…反射面、 OP1…第1光路、 OP2…第2光路、 OP3…第3光路、 SSP…2次光源像
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記照明装置から射出された照明光から第1から第3色光を分岐して、当該第1から第3色光を第1から第3光路にそれぞれ導く色分離光学系と、
前記第1から第3光路上にそれぞれ配置され、前記第1から第3色光によってそれぞれ照明される第1から第3光変調装置と、を備えたプロジェクタであって、
前記照明装置から前記第3光変調装置までの距離は、前記照明装置から前記第1光変調装置までの距離及び前記照明装置から前記第2光変調装置までの距離よりも長く、
前記第3光路には、光入射側に配置される第1のレンズと、光射出側に配置される第2のレンズと、前記第1及び第2のレンズの間に配置される第3のレンズと、前記第3のレンズの前記第1のレンズ側に配置される光路折曲用の第1のミラーと、前記第3のレンズの前記第2のレンズ側に配置される光路折曲用の第2のミラーとを含むリレー光学系が設けられ、
前記第1及び第2のミラーの少なくとも一方を前記第3光路上に保持するとともに、当該第1及び第2のミラーの少なくとも一方を反射面に沿って光源像がより不鮮明となる方向に変位可能としたミラー支持部材
を備えるプロジェクタ。 An illumination device that emits illumination light;
A color separation optical system for branching the first to third color lights from the illumination light emitted from the illumination device and guiding the first to third color lights to the first to third optical paths, respectively;
A first to a third light modulation device respectively disposed on the first to third optical paths and illuminated by the first to third color lights, respectively,
The distance from the illumination device to the third light modulation device is longer than the distance from the illumination device to the first light modulation device and the distance from the illumination device to the second light modulation device,
The third optical path includes a first lens disposed on the light incident side, a second lens disposed on the light exit side, and a third lens disposed between the first and second lenses. A lens, a first mirror for bending an optical path disposed on the first lens side of the third lens, and an optical path bending disposed on the second lens side of the third lens A relay optical system including a second mirror of
At least one of the first and second mirrors is held on the third optical path, and at least one of the first and second mirrors can be displaced along the reflecting surface in a direction in which the light source image becomes more blurred. A projector including the mirror support member.
The mirror support member includes a guide member that slidably holds at least one of the first and second mirrors along a direction of a reflecting surface, and at least one of the first and second mirrors. The projector according to claim 1, further comprising: a driving member that moves along the axis.
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