JP2006145863A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】通過帯域の波長で透過する光の透過率が高く且つ小型化を実現可能なプロジェクタを提供すること。
【解決手段】3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタユニット10Aと、この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタユニット10Bと、上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、によりプロジェクタを構成し、上記第1の分光フィルタとしては、多峰性の分光特性を有し、上記第2の分光フィルタとしては、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有するものを用いる。
【選択図】図1
【解決手段】3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタユニット10Aと、この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタユニット10Bと、上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、によりプロジェクタを構成し、上記第1の分光フィルタとしては、多峰性の分光特性を有し、上記第2の分光フィルタとしては、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有するものを用いる。
【選択図】図1
Description
本発明は、投影方式の表示装置であるプロジェクタに関し、特に、投影画像において対象物の色を正確に再現する技術に関する。
プロジェクタにおいて色再現性を向上させる技術としては、次の2つが知られている。第1の方法は、原色光の分光帯域を狭めることで彩度を上げて、表示可能色域を広げる方法である。また、第2の方法は、原色の数を増やして表示可能色域を多角形化することで、表示可能色域を広げる方法であり、上記第1の方法での分光帯域を狭める方法と併せて利用される。
上記第1の方法は、例えば特許文献1に開示されている。具体的手段は、図12及び図13に示すように、複数の変調素子(図12ではDMD1A;図13では透過型液晶1B)を用いた多板変調式において、白色光源2と分光光学系(図12では分光/合成プリズム3A;図13では分光プリズム3B及び合成プリズム3C)との間(非分光光路)に、図14に示すような原色毎に通過域を有する多峰性の分光フィルタ4を配置して、透過する波長帯域を狭める処理を施すことによる。
また、上記第2の方法は、例えば特許文献2や非特許文献1に開示されている。
具体的手段は、上記特許文献2では、単板式でカラーホイールの原色数を増し、また、各原色の分光波長帯域を狭めて彩度を高めている。
また、上記非特許文献1では、図15に示すように、分光帯域を狭めた多板式のプロジェクタユニット5を2台用い、両プロジェクタユニット間で分光特性を異ならしめて同一投影画角でスタッキング投影することで多原色化している。この場合、プロジェクタユニット5は、図16に示すように反射型液晶多板方式であり、分光フィルタ4は、図17に示すように通過帯域と阻止域を1つ有し、各原色波長帯域内で切り替わりエッジを有する単峰性の特性であり、白色光源と各変調素子(SLM)との間に各々配置される。
また、色再現性の向上を目的とするのではなく、明るくする目的で複数台のプロジェクタユニットを同一投影画角で投影するスタッキング投影方式が一般に知られている。
一方、彩度向上や色域拡大のためには、分光フィルタを追加する方式では、この分光フィルタによって阻止される波長帯域の光の分だけ、投影される画像の明るさが下がることになる。
US 6,231,190 B1
WO 01/95544 A3
SPIE (The International "Society for Optical Engineering") vol.3954 pp.130-137, (2000)
上述の特許文献1及び2、及び非特許文献1に開示されるような技術により、彩度が上がり、多原色化による色域の拡大が可能になる等の色再現性能で改善がなされている。
しかしながら、以下のような課題が残っている。
まず、分光フィルタを装備することにより画像が暗くなるため、より明るくすることが必要である。フィルタ構成を複雑化することで、通過帯域内の透過率が無駄に下がってしまうことを回避する必要がある。
白色光源と分光光学系との間(非分光光路)に原色毎に通過域を有する多峰性の分光フィルタを配置している上記特許文献1に開示の技術では、阻止域が4つの帯域に分かれるため、そのフィルタ構成は少なくとも4枚のバンドエリミネーションフィルタを組合わせたものになる。通過帯域の波長で透過する光の透過率について考えると、図18(A)に示すように、1枚のバンドエリミネーションフィルタの平均透過率が95%だと仮定して、4回通過するので、
0.954=0.815
となり、図18(B)に示すように、約2割減衰することになる。
0.954=0.815
となり、図18(B)に示すように、約2割減衰することになる。
一方、上記非特許文献1に開示されているような、別途、単峰性の分光フィルタを各変調素子と分光光学系との間に各々配置することで分光帯域を狭めた液晶多板式プロジェクタユニットでは、これに配置される分光フィルタは単峰性であり、阻止域が1つの帯域で良いため通過するバンドエリミネーションフィルタは1枚で良く、
0.951=0.950
となる。従って、透過率の点では、分光光学系と変調素子との間に単峰性分光フィルタを配置した方が効率が良いが、逆に、分光フィルタが複数枚に分けて配置する必要があり、装置が大型化する欠点がある。
0.951=0.950
となる。従って、透過率の点では、分光光学系と変調素子との間に単峰性分光フィルタを配置した方が効率が良いが、逆に、分光フィルタが複数枚に分けて配置する必要があり、装置が大型化する欠点がある。
分光フィルタの特性と配置の方法により、通過帯域の波長範囲の光の透過率が高く、且つ、小型化を実現することが第1の課題となっている。
一方、分光フィルタの配置が光源側に近く、通常は、図12に示すように、熱線カットフィルタ6で熱線が減衰される処理がなされているが、それでも尚十分とは言えず、残る熱線による影響に対して分光フィルタの耐熱性を上げる必要がある。
また、一時的な耐熱性を確保しても、熱線による影響で分光フィルタの特性が経年劣化を起こす可能性がある。
更に、これらの対策として十分な耐熱性を確保することで材料選定が限定されコストアップに繋がる。
このような分光フィルタに対する耐熱性要求レベルを下げ、色再現性の経年劣化を防ぎ、不要なコストアップを避けることが第2の課題となっている。
また、分光フィルタを装備して各原色の分光帯域を狭めることにより画像が暗くなり、色再現性よりも明るさを優先させたい場合も明るくすることができない。
即ち、見たい画像の内容や環境、人の好み等によっては色再現性よりも明るさを優先する場合があるため、色再現性を優先する画質モードと明るさを優先する画質モードとを切り換え可能にできることが好ましい。
そのような色再現性優先と明るさ優先とを選択できるようにすることが第3の課題である。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、通過帯域の波長で透過する光の透過率が高く且つ小型化を実現可能で、分光フィルタに対する耐熱性要求レベルを下げ、色再現性の経年劣化を防ぎ、不要なコストアップを避けることが可能で、及び色再現性優先と明るさ優先とを選択可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明のプロジェクタの第1の態様は、
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する、
ことを特徴とする。
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する、
ことを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタの第2の態様は、
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子であり、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子である、
ことを特徴とする。
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子であり、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子である、
ことを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタの第3の態様は、
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを可動に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と光路外に退避させた状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とする。
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを可動に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と光路外に退避させた状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とする。
また、本発明のプロジェクタの第4の態様は、
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを偏光フィルタと切り替えに可能に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と偏光フィルが光路中にある状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とする。
3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを偏光フィルタと切り替えに可能に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と偏光フィルが光路中にある状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とする。
本発明によれば、通過帯域の波長で透過する光の透過率が高く且つ小型化を実現可能で、分光フィルタに対する耐熱性要求レベルを下げ、色再現性の経年劣化を防ぎ、不要なコストアップを避けることが可能で、及び色再現性優先と明るさ優先とを選択可能なプロジェクタを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図で、このプロジェクタは、プロジェクタ光学ユニットとして上記非特許文献1と同様に複数台(2台)のプロジェクタユニット10A,10Bを同一投影画角で投影するスタッキング投影方式を採用するものである。但し、本実施形態においては、プロジェクタユニット10A,10Bそれぞれを、各原色に共通な分光されていない光路の一箇所に多峰性の分光フィルタを挿入する構成として小型化し、全体としてのプロジェクタを小型化するようにしている。
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図で、このプロジェクタは、プロジェクタ光学ユニットとして上記非特許文献1と同様に複数台(2台)のプロジェクタユニット10A,10Bを同一投影画角で投影するスタッキング投影方式を採用するものである。但し、本実施形態においては、プロジェクタユニット10A,10Bそれぞれを、各原色に共通な分光されていない光路の一箇所に多峰性の分光フィルタを挿入する構成として小型化し、全体としてのプロジェクタを小型化するようにしている。
また、このように各原色に共通な分光されていない光路の一箇所に多峰性の分光フィルタを設けても良いが、時分割により共通に使用される光路の一箇所に多峰性の分光フィルタを設けても良い。
このようなプロジェクタユニット10A,10Bを2台使用したスタッキング投影する場合のスタッキングの方法は、同一画角に投影するものであり、各プロジェクタユニット10A,10Bの光線とスクリーン面の角度が90度に対して差が大きくなったり、レンズの特性が悪い場合は、同一投影画面内で各投影画像の幾何学歪等の理由で画質劣化する。その補正が必要な場合は、映像信号変換装置20によって、映像信号を各プロジェクタユニット10A,10Bの入力前に補正処理を行っても良い。
ほぼ等しい分光特性を有するプロジェクタをスタッキング投影する場合は、1台に比べて台数分の比率に近い明るさが得られる。
ここで、プロジェクタユニット10A,10B内に配置される多峰性分光フィルタの特性は、図2に示すようになっている。即ち、多峰性分光フィルタ挿入前のプロジェクタユニットの各原色の分光特性が図3(A)のようになっており、これら各原色の波長帯域の概略中間で通過域と阻止域の切り替わりエッジを有する2種類の多峰性フィルタ特性は、図3(B)の様になっている。このような多峰性分光フィルタをプロジェクタユニットの色合成手段と投影レンズとの間に挿入すると、2台のプロジェクタユニットの各原色の分光特性は、図3(C)のように狭帯域の6原色に分離される。
分光フィルタの通過域の透過率については、各分光フィルタの阻止域は2つの帯域からなっており、2枚のバンドエリミネーションフィルタの重ね合わせであるから、各々の平均透過率が95%だと仮定すると、2乗の
0.952=0.903
となり、約1割の減衰で抑えられるため、上記特許文献1に開示された技術での減衰に比べて約1割透過率が上がるという効果を奏する。
0.952=0.903
となり、約1割の減衰で抑えられるため、上記特許文献1に開示された技術での減衰に比べて約1割透過率が上がるという効果を奏する。
多原色化によって彩度が向上し、多角形に色域が拡大する効果は、上記非特許文献1にも説明されている。即ち、図4に示すように、RGB各原色は帯域制限されることで彩度を増すと共に色相がシフトし、色度図上においては複数に分割され、外側に移動する。色域はそれらの多点に増えた原色色度点を結ぶ多角形で表現され、多原色化前の色域を包括する。
ここで、プロジェクタユニット10A,10Bの多峰性分光フィルタの配置を変調方式毎に説明する。
図5は、液晶多板方式の場合であり、ランプ・ハウス100からの光は、コールド・ミラー101で熱線がカットされると共に、フライアイ・レンズ102でムラをとられた後、リレイ・レンズ103を介してダイクロイック・フィルタ104に照射される。このダイクロイック・フィルタ104は、青色波長を反射し且つ赤色及び緑色波長は透過する特性を有し、青色波長の光を分光する。このダイクロイック・フィルタ104を透過した光は、緑色波長を反射し且つ赤色波長は透過する特性を有するダイクロイック・フィルタ105に照射され、緑色波長の光と赤色波長の光が分光される。
上記ダイクロイック・フィルタ104で反射された青色波長の光はダイクロイックミラー106で反射されて、リレイ・レンズ107を介して光学変調素子としての透過型表示変調デバイス108を照明し、該透過型表示変調デバイス108で空間変調された光が、色合成手段としてのダイクロイック・プリズム109に入射される。
また、上記ダイクロイック・フィルタ105で反射された緑色波長の光は、リレイ・レンズ110を介して光学変調素子としての透過型表示変調デバイス111を照明し、該透過型表示変調デバイス111で空間変調された光が上記ダイクロイック・プリズム109に入射される。
また、上記ダイクロイック・フィルタ105を透過した赤色波長の光は、リレイ・レンズ112,ダイクロイックミラー113,リレイ・レンズ114,及びダイクロイックミラー115,リレイ・レンズ116を介して光学変調素子としての透過型表示変調デバイス117を照明し、該透過型表示変調デバイス117で空間変調された光が上記ダイクロイック・プリズム109に入射される。
そして、色合成手段として機能するダイクロイック・プリズム109で合成された(色分離されていない)光が、上記のよう多峰性分光フィルタ118を介して、投影レンズ119によりスクリーンに投影される。
なお、この場合、上記多峰性分光フィルタ118は、光軸に対して直行方向にスライドする機構のスライド式フィルタ可動枠120で保持される構成としても良い。このスライド式フィルタ可動枠120は、上記多峰性分光フィルタ118に加えて、スルー分光特性(可視光波長帯域で阻止域を特に持たない)の光学素子(素ガラス121)及び偏光特性を有する光学素子(偏光フィルタ122)も保持しており、使用者の操作により、スライド駆動機構123がスライド式フィルタ可動枠120をスライドさせて、投影レンズ119前の光路に、多峰性分光フィルタ118か、素ガラス121(スルー)か、または偏光フィルタ122かを選択的に切り替え挿入できるようになっている。このとき、2台のプロジェクタユニット10A,10B間で同期的に揃って挿抜するように、図1に示すように制御PC30からフィルタ切替制御信号によって制御することで、切替のミスを防ぐことができる。
図6は、DMD多板方式の場合の構成を示す図である。この場合は、ランプ・ハウス100からの光がコールド・ミラー101で熱線が分離された後、コンデンサ・レンズ124、インテグレータ・ロッド125、及びリレイ・レンズ126を介して全反射プリズム127に照射される。そして、この全反射プリズム127で反射されてダイクロイック・プリズム128に入射され、赤色波長,緑色波長,青色波長の光に分離されて、該ダイクロイック・プリズム128から出射する。それら出射された光は、それぞれの出射口近傍に配された反射型の光学変調素子であるDMD129,130,131で空間変調された後、該ダイクロイック・プリズム128に戻されて合成され、上記のようなスライド式フィルタ可動枠120に保持された多峰性分光フィルタ118(又は素ガラス121又は偏光フィルタ122)を介して、投影レンズ119によりスクリーンに投影される。
図7は、液晶単板方式の場合を示す図である。この場合は、ランプ132からの光はIRカットミラー133で光路を曲げられ、コンデンサ・レンズ134を介してカラーホイール135に照射される。このカラーホイール135は時分割的に色を分けるためのものであり、このカラーホイール135を透過した光は、インテグレータ・ロッド136、リレイ・レンズ137、照明系絞り138、及び偏光変換素子139を介して、光学変調素子としての透過型LCD(表示デバイス)140を照明する。そして、この透過型LCD140で空間変調された光が、上記のようなスライド式フィルタ可動枠120に保持された多峰性分光フィルタ118(又は素ガラス121又は偏光フィルタ122)を介して、投影レンズ119によりスクリーンに投影される。
以上のように、何れの変調方式の場合も、多峰性分光フィルタ118は、投影レンズ119の前の色分離されていない(合成された)光路に、積層された1枚の形状で配置されるため、固定的に配置する場合は上記非特許文献1と比較して3箇所に分光フィルタを配置する必要が無い分だけ小型化ができるという効果を奏する。
即ち、前述の第1の課題を解決するため、本実施形態に係るプロジェクタは、上記非特許文献1と同様に複数台のプロジェクタユニットを同一投影画角で投影するスタッキング投影方式ではあるが、より小型化するために各原色に共通な分光されていない光路の一箇所に多峰性分光フィルタ118を挿入する構成としている。
また、前述の第2の課題を解決するため、多峰性分光フィルタ118を、光学的に後になる投影レンズ119の前の分光されていない光路(単板方式の場合は変調素子である透過型LCD140の後)に配置している。この多峰性分光フィルタ118の配置については、上記特許文献1では、分光光学系や変調素子よりも光学的に前に配置されており、ランプの有する熱線が吸収されるのは分光プリズム前の熱線吸収フィルタか、インテグレータとかフライアイ・レンズ等と呼ばれる光線の分布斑を少なくする光学系のみである。これに対して、本実施形態では、中間の光学系である分光プリズム(ダイクロイック・プリズム128)や色合成プリズム(ダイクロイック・プリズム109)、リレイ・レンズ137で赤外波長帯域で吸収される成分が有り、投影レンズ119前の多峰性分光フィルタ118に到達する熱線成分が少なくなる。つまり、熱線が途中の光学系で段階的に吸収されることで光路の後段に置かれる多峰性分光フィルタ118は経年劣化を含めた耐熱性要求レベルを下げることができる効果を奏する。
更に、前述の第3の課題を解決するために、プロジェクタユニット10A,10Bに装備する多峰性分光フィルタ118を可動式にすると共に、スルー分光特性(可視光波長帯域で阻止域を特に持たない)の光学素子(素ガラス121)と切り替え可能としているので、スタッキング投影において多原色化による高色再現の表示モードと明るさ優先の表示モードとの切り替えができるという効果を奏する。また、偏光特性を有する光学素子(偏光フィルタ122)との切り替えも可能としているので、スタッキング投影において多原色化による高色再現の表示モードと立体(3D)表示モードの切り替えができるという効果を奏する。
[第2実施形態]
図8は、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図であり、本実施形態のプロジェクタは、上記第1実施形態のような2台ではなく、より多数台(n台)のプロジェクタユニット10−1,10−2,…,10−n−1,10−nを使用する場合の例である。
図8は、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図であり、本実施形態のプロジェクタは、上記第1実施形態のような2台ではなく、より多数台(n台)のプロジェクタユニット10−1,10−2,…,10−n−1,10−nを使用する場合の例である。
このようにプロジェクタユニットを多数台使用したスタッキング投影する場合は、上記第1実施形態のような同一投影画面内で各投影画像の幾何学歪だけでなく、シェーディングが揃わなくなってくることから、そのシェーディングについても、対応する映像信号変換装置20−1〜20−nで行うようにしている。また、特に図示はしていないが、上記第1実施形態のように、制御PC30を設けても良いことは勿論である。
本実施形態のようにプロジェクタユニットの台数を増やして多原色化する場合については、多峰性分光フィルタ118に必要とする特性が上記第1実施形態の場合とは変わる。
以下、プロジェクタユニットの台数(色バンド数)と多峰性分光フィルタ118の特性について説明する。
スタッキング投影するプロジェクタユニットの台数をnとする。この場合、各原色波長帯域をnの区間に分割する。
基準多峰性分光フィルタは2個(原色数3−1)のみ存在する。これら基準多峰性分光フィルタの特性は、原色が切り替わる波長帯域において連続する2区間は透過または阻止の特性が連続し、隣り合う原色の切り替わり波長の近傍区間(例えば、図9のGの区間1と区間3)では特性が異なるように通過域と阻止域が繰り返す分光特性を有する。(なお、プロジェクタユニットが2台の場合である上記第1実施形態では、基準多峰性分光フィルタのみと言える)
以上のような基準多峰性分光フィルタ以外に、nが3以上で、各原色の区間数(バンド数)が奇数の場合は、各原色の帯域の中で中央の波長区間を通過域とする分光特性の多峰性分光フィルタ118が1個のみ存在する。但し、nが5以上で、可視光波長範囲で以上の3個の多峰性分光フィルタ118で通過域となっていない区間が残る場合は、各原色の区間数(バンド数)が偶数の場合に準じた通過域を含む分光特性の多峰性分光フィルタ118を有する。
以上のような基準多峰性分光フィルタ以外に、nが3以上で、各原色の区間数(バンド数)が奇数の場合は、各原色の帯域の中で中央の波長区間を通過域とする分光特性の多峰性分光フィルタ118が1個のみ存在する。但し、nが5以上で、可視光波長範囲で以上の3個の多峰性分光フィルタ118で通過域となっていない区間が残る場合は、各原色の区間数(バンド数)が偶数の場合に準じた通過域を含む分光特性の多峰性分光フィルタ118を有する。
また、nが4以上で、各原色の区関数(バンド数)が偶数の場合は、各基準多峰性分光フィルタの通過域の原色の切り替わる波長から遠ざかる両側の区間を通過域とする多峰性分光フィルタ118が2個存在する。それら多峰性分光フィルタ118の通過域は可視光波長範囲内での設定であり、範囲外は通過域としない。なお、nが6以上で、ここまでに設定した各多峰性分光フィルタ118の全てを合成した通過域以外に、可視光波長範囲で通過域となっていない区間が残る場合は、通過域を原色の切り替わる波長から遠ざかる方向に1区間ずつ順次シフトさせた分光特性を有する多峰性分光フィルタ118を有する。
具体的にプロジェクタユニットの台数が3台から5台の場合について、図9、図10、及び図11に示す。これらの図において、各プロジェクタユニット10−1〜10n(図9では10−1〜10−3;図10では10−1〜10−4;図11では10−1〜10−5)に実装する多峰性分光フィルタ118を各図の左側に(1),(2),(3),…で示している。基準多峰性分光フィルタは、(1)及び(2)で示される。
即ち、図9に示すように、プロジェクタユニットが3台(n=3)で9原色(各原色の区間数が3)の場合は、1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(1)として、Bの区間2,区画3,Gの区画1,及び区間2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間2と区画3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装し、もう1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(2)として、Bの区間1と区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間2,区画3,Rの区画1,及び区間2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装する。そして、残りの1台のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(3)として、Bの区間1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区間3とGの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間3とRの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。
また、図10に示すように、プロジェクタユニットが4台(n=4)で12原色(各原色の区間数が4)の場合は、1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(1)として、Bの区間2,区画3,区画4,Gの区画1,区画2,及び区間3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間2,区画3,及び区画4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装し、もう1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(2)として、Bの区間1,区画2,及び区画3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間2,区画3,区画4,Rの区画1,区画2,及び区間3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装する。そして、残りの2台の内、一方のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(3)として、Bの区間1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区間3,区画4,Gの区画1,及び区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間4とRの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間3及び区画4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。残りの1台のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(4)として、Bの区間1及び区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区画4とGの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区画3,区間4,Rの区画1,及び区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。
また、図11に示すように、プロジェクタユニットが5台(n=5)で15原色(各原色の区間数が5)の場合は、1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(1)として、Bの区間2〜Gの区画4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間2〜区画5を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装し、もう1台のプロジェクタユニットには、基準多峰性分光フィルタ(2)として、Bの区間1〜区画4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間2〜Rの区画4を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタとを組み合わせたものを実装する。そして、残りの3台の内、1台のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(3)として、Bの区間1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区間3〜Gの区画3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間5とRの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間3〜区画5を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。もう1台のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(4)として、Bの区間1〜区画3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区画5とGの区画1を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区画3〜Rの区画3を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間5を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。そして最後の1台のプロジェクタユニットには、多峰性分光フィルタ(5)として、Bの区間1と区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Bの区間4〜Gの区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Gの区間4〜Rの区画2を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、Rの区間4と区画5を阻止域とするバンドエリミネーションフィルタと、を組み合わせたものを実装する。
以上のように、多原色化する場合も、阻止域の数からバンドエリミネーションフィルタの枚数が基準多峰性分光フィルタは2枚、その他の多峰性分光フィルタは4枚になり、n台の内の2台のプロジェクタユニットは透過率を高くすることができる。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
10−1,10−2,…,10−n−1,10−n,10−1〜10n,10A,10B…プロジェクタユニット、 20,20−1〜20−n…映像信号変換装置、 30…制御PC、 100…ランプ・ハウス、 101…コールド・ミラー、 102…フライアイ・レンズ、 103,107,110,112,114,116,126,137…リレイ・レンズ、 104,105…ダイクロイック・フィルタ、 106,113,115…ダイクロイックミラー、 108,111,117…透過型表示変調デバイス、 109,128…ダイクロイック・プリズム、 118…多峰性分光フィルタ、 119…投影レンズ、 120…スライド式フィルタ可動枠、 121…素ガラス、 122…偏光フィルタ、 123…スライド駆動機構、 124…コンデンサ・レンズ、 125…インテグレータ・ロッド、 127…全反射プリズム、 129,130,131…DMD、 132…ランプ、 133…IRカットミラー、 134…コンデンサ・レンズ、 135…カラーホイール、 136…インテグレータ・ロッド、 138…照明系絞り、 139…偏光変換素子、 140…透過型LCD。
Claims (7)
- 3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する、
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 上記第1の分光フィルタは、光学変調素子と投影レンズの間に設けられており、
上記第2の分光フィルタは、光学変調素子と投影レンズの間に設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。 - 3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影し6原色映像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる分光特性を有する第2の分光フィルタと、
を具備し、
上記第1の分光フィルタは、多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子であり、
上記第2の分光フィルタは、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有し、異なる光学特性を持つ複数の層からなる光学素子である、
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 上記第1の分光フィルタは、光学変調素子と投影レンズの間に設けられており、
上記第2の分光フィルタは、光学変調素子と投影レンズの間に設けられている、
ことを特徴とする請求項3に記載のプロジェクタ。 - 上記第1のプロジェクタ光学ユニットと、上記第2のプロジェクタ光学ユニットにより投影された画像に重ね合わせるように、3原色表示画像を投影するプロジェクタ光学ユニットを更に有することを特徴とする請求項1または3に記載のプロジェクタ。
- 3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを可動に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と光路外に退避させた状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とするプロジェクタ。 - 3原色表示画像を投影する第1のプロジェクタ光学ユニットと、
この第1のプロジェクタユニットにより投影された画像に重ね合わせるように3原色表示画像を投影する第2のプロジェクタ光学ユニットと、
上記第1のプロジェクタ光学ユニットに設けられた多峰性の分光特性を有する第1の分光フィルタと、
上記第2のプロジェクタ光学ユニットに設けられ、上記第1の分光フィルタと異なる多峰性の分光特性を有する第2の分光フィルタと、
上記第1の分光フィルタまたは上記第2の分光フィルタを偏光フィルタと切り替えに可能に支持し、分光フィルタが光路中にある状態と偏光フィルが光路中にある状態を切り替え可能なフィルタ移動手段と、
を具備することを特徴とするプロジェクタ。
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