JP2006259504A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有し、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタを提供する。
【解決手段】 液晶装置と、投写光学系と、y軸方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を射出する照明装置と、一定速度で回転して、照明装置からの照明光束を、液晶装置の画像形成領域におけるy軸方向に沿って走査する回転プリズム770とを備えるプロジェクタであって、照明装置100は、偏光変換素子の光入射面側に配置される移動遮光部材702を有し、移動遮光部材702は、偏光変換素子の偏光分離層に対応する開口部を有し、照明光束の走査速度が液晶装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、照明光束の画像形成領域上の位置に応じて、x軸方向に沿って移動し光量調整が可能であることを特徴とするプロジェクタ。
【選択図】 図1
【解決手段】 液晶装置と、投写光学系と、y軸方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を射出する照明装置と、一定速度で回転して、照明装置からの照明光束を、液晶装置の画像形成領域におけるy軸方向に沿って走査する回転プリズム770とを備えるプロジェクタであって、照明装置100は、偏光変換素子の光入射面側に配置される移動遮光部材702を有し、移動遮光部材702は、偏光変換素子の偏光分離層に対応する開口部を有し、照明光束の走査速度が液晶装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、照明光束の画像形成領域上の位置に応じて、x軸方向に沿って移動し光量調整が可能であることを特徴とするプロジェクタ。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プロジェクタに関する。
液晶装置の画像形成領域上で照明光束を走査することにより動画表示特性を改善したプロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図21は、このような従来のプロジェクタ900を説明するために示す図である。図21(a)は従来のプロジェクタ900の光学系を示す図であり、図21(b)は回転プリズム960の作用を説明するために示す図であり、図21(c)は回転プリズム960を回転させることによって液晶装置970の画像形成領域上で照明光束が走査される様子を示す図である。
図22は、従来のプロジェクタ900における回転プリズム960の回転速度を示す図である。
図22は、従来のプロジェクタ900における回転プリズム960の回転速度を示す図である。
従来のプロジェクタ900においては、図21に示すように、回転プリズム960を回転させることによって、液晶装置970の画像形成領域上で照明光束Lが走査される。このため、従来のプロジェクタ900によれば、液晶装置970の画像形成領域におけるいずれの点に着目しても間欠的に光が遮断されるようになるため、動画表示特性が改善され、優れた動画表示特性を有するようになる。
また、従来のプロジェクタ900においては、図22に示すように、回転プリズム960の回転速度を変化させることによって、液晶装置970の画像形成領域上で照明光束Lが等速度で走査されるようになる。このため、従来のプロジェクタ900によれば、液晶装置970の画像形成領域における照度差が軽減されるようになり、投写面全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
しかしながら、回転プリズム960は通常光学ガラスなどからなり大きな重量をもつ。また、従来のプロジェクタ900においては、回転プリズムの回転速度を極めて短い周期で精度良く変化させることが必要である。このため、回転プリズムを駆動するためのモータとして高価なモータを用いる必要が生じ、製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、回転プリズムを駆動するためのモータの回転速度を頻繁に加速及び減速する必要が生じ、消費電力が高くなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有するとともに、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのない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は、照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、前記電気光学変調装置により変調された照明光束を投写する投写光学系と、前記電気光学変調装置の画像形成領域における一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向については画像形成領域の一部を照明するような、前記他方方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を射出する照明装置と、一定速度で回転して、前記照明装置からの照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における前記他方方向に沿って走査する回転プリズムとを備えるプロジェクタであって、前記照明装置は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズを有する第1レンズアレイと、前記第1レンズアレイの前記複数の第1小レンズに対応する複数の第2小レンズを有する第2レンズアレイと、前記第2レンズアレイの前記複数の第2小レンズから射出される各部分光束を略1種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子と、前記偏光変換素子から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズと、前記偏光変換素子の光入射面側に配置される移動遮光部材とを有し、前記第1小レンズは、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、前記偏光変換素子は、前記第2レンズアレイから射出される部分光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し他方の直線偏光成分を照明光軸に垂直な方向に反射する偏光分離層と、前記偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を前記照明光軸に平行な方向に反射する反射層と、前記偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分と前記反射層で反射された他方の直線偏光成分とをいずれか一方の直線偏光成分に揃えるように偏光変換する位相差板とを有し、前記移動遮光部材は、前記偏光変換素子の前記偏光分離層に対応する開口部を有し、前記照明光束の走査速度が前記電気光学変調装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、前記照明光束の前記画像形成領域上の位置に応じて、前記一方方向に沿って移動し光量調整が可能であることを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクタによれば、回転プリズムを回転させることにより、電気光学変調装置の画像形成領域上で照明光束が走査されるようになる。その結果、電気光学変調装置の画像形成領域におけるいずれの点に着目しても間欠的に光が遮断されるようになるため、動画表示特性が改善され、優れた動画表示特性を有するようになる。
また、本発明のプロジェクタによれば、上記した移動遮光部材の移動を制御することによって、電気光学変調装置の画像形成領域に照射される照明光束の光量を調整することが可能になるため、照明光束の走査速度が電気光学変調装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減することが可能になる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、回転プリズムを一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差(液晶装置の画像形成領域における他方方向両端部における照明光束の走査速度が、他方方向中央部における照明光束の走査速度よりも早くなるため、液晶装置の画像形成領域における他方方向両端部における照度が他方方向中央部における照度よりも低くなる。)が軽減されるようになり、投写面全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
この場合、照明光束が電気光学変調装置の画像形成領域における他方方向中央部を通過するときには、一方方向に沿った移動遮光部材の位置を初期位置から比較的大きく移動させて照明光束の一部を遮蔽するとともに、照明光束が電気光学変調装置の画像形成領域における他方方向両端部を通過するときには、一方方向に沿った移動遮光部材の位置を初期位置に揃えて全ての照明光束を通過させるような制御が行われることになる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、回転プリズムを一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差(液晶装置の画像形成領域における他方方向両端部における照明光束の走査速度が、他方方向中央部における照明光束の走査速度よりも早くなるため、液晶装置の画像形成領域における他方方向両端部における照度が他方方向中央部における照度よりも低くなる。)が軽減されるようになり、投写面全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
この場合、照明光束が電気光学変調装置の画像形成領域における他方方向中央部を通過するときには、一方方向に沿った移動遮光部材の位置を初期位置から比較的大きく移動させて照明光束の一部を遮蔽するとともに、照明光束が電気光学変調装置の画像形成領域における他方方向両端部を通過するときには、一方方向に沿った移動遮光部材の位置を初期位置に揃えて全ての照明光束を通過させるような制御が行われることになる。
また、本発明のプロジェクタにおいては、上記のような照度差を軽減させるための手段として、光学ガラスなどからなり重量の大きな回転プリズムの回転速度を変化させる手段を用いる代わりに、比較的軽量な移動遮光部材の移動を制御する手段を用いているため、回転プリズムを駆動するためのモータとして高価なモータを用いる必要がなくなり、回転プリズムの回転速度を加速及び減速する際に使用する消費エネルギーも低いものになる。
その一方で、本発明のプロジェクタにおいては、上記のような照度差を軽減させるために移動遮光部材の移動を制御するための手段が新たに必要になるが、移動遮光部材は比較的軽量であるため、移動遮光部材の移動を制御するための手段としては高価な手段を用いる必要もないし、移動遮光部材の移動を制御するための手段を駆動する際に使用する消費電力も低いもので十分である。
このため、本発明のプロジェクタによれば、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることがなくなる。
その一方で、本発明のプロジェクタにおいては、上記のような照度差を軽減させるために移動遮光部材の移動を制御するための手段が新たに必要になるが、移動遮光部材は比較的軽量であるため、移動遮光部材の移動を制御するための手段としては高価な手段を用いる必要もないし、移動遮光部材の移動を制御するための手段を駆動する際に使用する消費電力も低いもので十分である。
このため、本発明のプロジェクタによれば、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることがなくなる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有し、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタとなり、本発明の目的が達成される。
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置は、前記移動遮光部材を前記一方方向に沿って移動させるモータ及び前記モータの駆動を制御するモータ制御回路をさらに有することが好ましい。
このように構成することにより、移動遮光部材の移動を、上記のような照度差を軽減するように正確に制御することができる。
モータとしては、移動遮光部材の加速及び減速を高速に行うことが可能なモータであることが必要であるが、このようなモータとして、超音波モータやガルバノモータ(ガルバノミラーやガルバノスキャナに用いられるモータ)を好ましく用いることができる。
モータとしては、移動遮光部材の加速及び減速を高速に行うことが可能なモータであることが必要であるが、このようなモータとして、超音波モータやガルバノモータ(ガルバノミラーやガルバノスキャナに用いられるモータ)を好ましく用いることができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記回転プリズムの回転状態を検知する回転状態検知センサをさらに備え、前記モータ制御回路は、前記回転状態検知センサの出力信号に基づいて、前記モータの駆動を制御することが好ましい。
このように構成することにより、回転プリズムの回転状態に対応した正確な制御を行うことが可能になるため、照明光束の走査速度が電気光学変調装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を効果的に軽減することが可能になる。
本発明のプロジェクタにおいては、画像情報の処理を行う画像処理回路をさらに備え、前記回転プリズムは、前記画像処理回路からの同期信号に基づいて、一定の速度で回転するように構成され、前記モータ制御回路は、前記画像処理回路からの同期信号に基づいて、前記モータの駆動を制御することが好ましい。
回転プリズムの回転は、画像処理回路からの同期信号に基づいて行われる。このため、上記のように構成することによっても、回転プリズムの回転状態に対応した正確な制御を行うことが可能になるため、照明光束の走査速度が電気光学変調装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を効果的に軽減することが可能になる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記移動遮光部材は、前記第2レンズアレイと前記偏光変換素子との間に配置されていることが好ましい。
このように構成することにより、偏光変換素子上で形成されるアーク像により近い位置で移動遮光部材を一方方向に沿って移動することができるようになるため、個々のアーク像に対して遮光することができ、照明光束の光量を精度良く、かつ、照明ムラを生じさせることなく制御することができるようになる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記移動遮光部材は、光反射型の遮光部材であることが好ましい。
このように構成することにより、移動遮光部材において遮蔽された照明光束は反射されるため、移動遮光部材における熱の発生が抑制される。前記移動遮光部材は、金属板からなることが好ましい。
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明装置は、前記第2レンズアレイと前記偏光変換素子との間に配置され、前記偏光変換素子の前記反射層に入射する照明光束を遮光するための固定遮光部材をさらに有することが好ましい。
このように構成することにより、移動遮光部材が初期位置から偏倚している場合にも、固定遮光部材が配置されていることによって、第2レンズアレイから射出される部分光束が偏光変換素子の反射層に入射してしまうことを確実に防止することができ、迷光の発生を抑制することができる。
この場合、前記固定遮光部材は、光反射型の遮光部材であることが好ましい。これにより、固定遮光部材において遮蔽された照明光束は系外に反射されるため、固定遮光部材における熱の発生が抑制される。前記固定遮光部材は、金属板からなることが好ましい。
本発明のプロジェクタにおいては、前記照明光束の断面形状を整形するための光整形部材をさらに備え、前記光整形部材は、前記電気光学変調装置の画像形成領域と光学的に略共役な位置に配置されていることが好ましい。
このように構成することにより、上記した光整形部材の働きによって、電気光学変調装置の画像形成領域に照射する照明光束の断面形状を所定の断面形状に正しく整形することが可能になる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記回転プリズムは、前記電気光学変調装置の画像形成領域と光学的に略共役な位置に配置されていることが好ましい。
このように構成することによっても、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有し、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタを構成することが可能となる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記光源装置は、発光管、前記発光管からの光を反射する楕円面リフレクタ及び前記楕円面リフレクタで反射される光を略平行光にする平行化レンズを有する光源装置又は発光管及び前記発光管からの光を略平行光として反射する放物面リフレクタを有する光源装置であることが好ましい。
このように構成することにより、前者の場合には、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。後者の場合には、平行化レンズを用いることなく略平行な照明光束を得ることができるため、平行化レンズを必要とする楕円面リフレクタを用いた光源装置と比較して、部品点数の少ない光源装置を実現することができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記発光管に向けて反射する補助ミラーが設けられていることが好ましい。
このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が発光管に向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタの小型化を図ることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。また、このことは、第1レンズアレイの大きさ、第2レンズアレイの大きさ、重畳レンズの大きさ、色分離導光光学系の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記電気光学変調装置は、液晶装置であることが好ましい。
このように構成することにより、偏光変換素子の機能によって略1種類の偏光光を射出するような構成の照明装置を用いたプロジェクタにおいて、特に好適なものとなる。
本発明のプロジェクタにおいては、前記電気光学変調装置として、複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置を備え、前記回転プリズムと前記複数の電気光学変調装置との間に配置され、前記回転プリズムからの照明光束を複数の色光に分離して前記複数の電気光学変調装置に導くための色分離導光光学系と、前記複数の電気光学変調装置で変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズムとをさらに備えることが好ましい。
このように構成することにより、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有するとともに、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタを、画像品質の優れた(例えば3板式の)フルカラープロジェクタとすることができるようになる。
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
〔実施形態1〕
まず、実施形態1に係るプロジェクタ1000について、図1を用いて説明する。
図1は、実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図1(a)はプロジェクタ1000の光学系を上面から見た図であり、図1(b)はプロジェクタ1000の光学系を側面から見た図であり、図1(c)は第1レンズアレイ120の正面図であり、図1(d)は遮光部材780上における照明状態を示す図であり、図1(e)は液晶装置400R上における照明状態を示す図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1(a)における照明光軸100ax方向)、x軸方向(図1(a)における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1(a)における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。
まず、実施形態1に係るプロジェクタ1000について、図1を用いて説明する。
図1は、実施形態1に係るプロジェクタ1000を説明するために示す図である。図1(a)はプロジェクタ1000の光学系を上面から見た図であり、図1(b)はプロジェクタ1000の光学系を側面から見た図であり、図1(c)は第1レンズアレイ120の正面図であり、図1(d)は遮光部材780上における照明状態を示す図であり、図1(e)は液晶装置400R上における照明状態を示す図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1(a)における照明光軸100ax方向)、x軸方向(図1(a)における紙面に平行かつz軸に直交する方向)及びy軸方向(図1(a)における紙面に垂直かつz軸に直交する方向)とする。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1(a)及び図1(b)に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系200と、色分離導光光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての3つの液晶装置400R,400G,400Bと、これら3つの液晶装置400R,400G,400Bによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600とを備えたプロジェクタである。
照明装置100は、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置110と、光源装置110から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する第1レンズアレイ120と、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132(図示せず。)を有する第2レンズアレイ130と、光源装置110から射出される偏光方向の揃っていない照明光束を略1種類の直線偏光に揃える偏光変換素子140と、偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150とを有している。また、照明装置100は、第2レンズアレイ130と偏光変換素子140との間に配置された移動遮光部材702と、固定遮光部材740とをさらに有している。
なお、移動遮光部材702及び固定遮光部材740についての詳細は後述する。
なお、移動遮光部材702及び固定遮光部材740についての詳細は後述する。
光源装置110は、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、楕円面リフレクタ114で反射される集束光を略平行な光に変換する平行化レンズ118とを有している。発光管112には、発光管112から被照明領域側に射出される光を発光管112に向けて反射する反射手段としての補助ミラー116が設けられている。
発光管112は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。
楕円面リフレクタ114は、発光管112の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管112から放射された光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。
楕円面リフレクタ114は、発光管112の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管112から放射された光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。
補助ミラー116は、発光管112の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ114の反射凹面と対向して配置される反射部材であり、発光管112の他方の封止部に挿通・固着されている。
このような補助ミラー116を用いることにより、発光管112から楕円面リフレクタ114とは反対側(被照明領域側)に向かって放射される光が、補助ミラー116によって楕円面リフレクタ114に向けて反射され、さらに楕円面リフレクタ114の反射凹面で反射されて第2焦点位置に集束されることとなり、発光管112から楕円面リフレクタ114に向かって直接放射される光と同様に、楕円面リフレクタ114の第2焦点位置に集束させることができる。
このような補助ミラー116を用いることにより、発光管112から楕円面リフレクタ114とは反対側(被照明領域側)に向かって放射される光が、補助ミラー116によって楕円面リフレクタ114に向けて反射され、さらに楕円面リフレクタ114の反射凹面で反射されて第2焦点位置に集束されることとなり、発光管112から楕円面リフレクタ114に向かって直接放射される光と同様に、楕円面リフレクタ114の第2焦点位置に集束させることができる。
平行化レンズ118は、凹レンズからなり、楕円面リフレクタ114の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ114からの光を略平行化するように構成されている。
第1レンズアレイ120は、平行化レンズ118からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸100axと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第1小レンズ122を備えた構成を有している。第1小レンズ122は、図1(c)に示すように、横方向に4列、縦方向に16行に配置され、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有している。
すなわち、第1レンズアレイ120における第1小レンズ122は、照明装置100から射出される照明光束を、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける縦横方向のうち、x軸方向に沿った横方向については画像形成領域Sの全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域Sの約50%を照明するような断面形状を有する照明光束(図1(e)参照。)とするように、縦方向に圧縮された「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」からなる平面形状を有している。
すなわち、第1レンズアレイ120における第1小レンズ122は、照明装置100から射出される照明光束を、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける縦横方向のうち、x軸方向に沿った横方向については画像形成領域Sの全体を、y軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域Sの約50%を照明するような断面形状を有する照明光束(図1(e)参照。)とするように、縦方向に圧縮された「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」からなる平面形状を有している。
第2レンズアレイ130は、上述した第1レンズアレイ120により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ120と同様に照明光軸100axに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第2小レンズ132を備えた構成を有している。
なお、図1(a)(図2(a)についても同様。)に示す第1レンズアレイ120及び第2レンズアレイ130における各小レンズは、その偏心について捨象して示している。
第2レンズアレイ130から射出された各部分光束は、ランダムな偏光方向の光を1種類の直線偏光に揃える機能を有する偏光変換素子140の、偏光分離層142近傍に集光される。
図2は、偏光変換素子140を説明するために示す図である。図2(a)は第1レンズアレイ120から重畳レンズ150までの概略構成図であり、図2(b)は偏光変換素子140の機能を説明するために示す図である。
偏光変換素子140は、図2(a)及び図2(b)に示すように、照明光軸100axに対して傾斜配置される偏光分離層142及び反射層144を交互に配列した構成を有している。偏光分離層142は、s偏光成分及びp偏光成分を含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射光)を、例えばs偏光光束及びp偏光光束に分離する。そして、偏光分離層142によって分離されたs偏光光束は、偏光分離層142によってほぼ垂直に反射され、反射層144によってさらに反射されて偏光変換素子140から射出される。一方、偏光分離層142によって分離されたp偏光光束は、偏光分離層142をそのまま透過する。偏光分離層142を透過したp偏光光束は、偏光変換素子140の光射出面に配設された位相差板146によって偏光変換され、s偏光光束となって偏光変換素子140から射出される。従って、偏光変換素子140を通過した照明光束は、そのほとんどがs偏光光束となって射出されることとなる。なお、偏光変換素子140から射出される照明光束をp偏光光束としたい場合には、位相差板146を、反射層144によって反射されたs偏光光束が通過する光射出面に配設すればよい。
偏光変換素子140は、図2(a)及び図2(b)に示すように、照明光軸100axに対して傾斜配置される偏光分離層142及び反射層144を交互に配列した構成を有している。偏光分離層142は、s偏光成分及びp偏光成分を含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射光)を、例えばs偏光光束及びp偏光光束に分離する。そして、偏光分離層142によって分離されたs偏光光束は、偏光分離層142によってほぼ垂直に反射され、反射層144によってさらに反射されて偏光変換素子140から射出される。一方、偏光分離層142によって分離されたp偏光光束は、偏光分離層142をそのまま透過する。偏光分離層142を透過したp偏光光束は、偏光変換素子140の光射出面に配設された位相差板146によって偏光変換され、s偏光光束となって偏光変換素子140から射出される。従って、偏光変換素子140を通過した照明光束は、そのほとんどがs偏光光束となって射出されることとなる。なお、偏光変換素子140から射出される照明光束をp偏光光束としたい場合には、位相差板146を、反射層144によって反射されたs偏光光束が通過する光射出面に配設すればよい。
重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S(図1(e)参照。)上に重畳させる光学素子である。
上記のように構成された照明装置100によって、光源装置110からの照明光束をより均一な強度分布を有する照明光束に変換し、被照明領域を均一な照度で照明することができる。また、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける横方向(x軸方向)については画像形成領域Sの全体を、縦方向(y軸方向)については画像形成領域Sの一部を照明するような、縦方向(y軸方向)に圧縮された断面形状を有する照明光束Lが射出される(図1(d)参照。)。
照明装置100と色分離導光光学系200との間の、各第1小レンズ122及び液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sと光学的に略共役な位置には、光整形部材780が配置されている。光整形部材780は、図1(d)に示すように、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有する開口部782を有している。これにより、光整形部材780から射出される照明光束の断面形状を、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sに照射する照明光束Lの断面形状に正しく整形することが可能になる。
照明装置100から射出された照明光束は、回転プリズム770に入射する。回転プリズム770は、照明装置100と液晶装置400R,400G,400Bとの間に配置され、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み周波数に同期して画像形成領域S上で縦方向(y軸方向)に沿って照明光束を走査する機能を有している。回転プリズム770の前後に配置されたフィールドレンズ790,792は、後述するリレーレンズ240,242に対して有効に光を入射させるために設けられている。
なお、回転プリズム770についての詳細は後述する。
なお、回転プリズム770についての詳細は後述する。
色分離導光光学系200は、図1(a)に示すように、ダイクロイックミラー210,214と、反射ミラー212,216,218,220,222と、リレーレンズ240,242とを有している。色分離導光光学系200は、回転プリズム770から射出される照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる液晶装置400R,400G,400Bに導く機能を有している。色分離導光光学系200としては、照明装置100から液晶装置400R,400G,400Bまでの光路長が等しい等光路長光学系を用いている。
ダイクロイックミラー210は、回転プリズム770から射出される光のうち赤色光成分と緑色光成分とを透過させるとともに、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー210で反射された青色光成分は、反射ミラー218で反射され、リレーレンズ242を経て、反射ミラー220,222で反射された後、フィールドレンズ248を通過して青色光用の液晶装置400Bに達する。一方、ダイクロイックミラー210を透過した赤色光成分及び緑色光成分は、反射ミラー212で反射され、リレーレンズ240を通過する。ここで、リレーレンズ240から射出された赤色光成分及び緑色光成分のうち赤色光成分は、ダイクロイックミラー214を透過して、さらに反射ミラー216で反射されて、フィールドレンズ244を通過して赤色光用の液晶装置400Rに達する。また、ダイクロイックミラー214で反射された緑色光成分は、さらに反射ミラー218で反射されて、フィールドレンズ246を通過して緑色光用の液晶装置400Gに達する。なお、液晶装置400R,400G,400Bの各色光の光路前段に設けられたフィールドレンズ244,246,248は、第2レンズアレイ130から射出された各部分光束を、各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。
液晶装置400R,400G,400Bは、照明光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置100の照明対象となる。なお、図示を省略したが、フィールドレンズ244,246,248と各液晶装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置400R,400G,400Bとしては、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=9:16の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶装置を用いている。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶装置400R,400G,400Bとしては、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=9:16の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶装置を用いている。
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、回転プリズム770を用いたこと及び移動遮光部材702を備えたことを特徴としている。
以下、実施形態1に係るプロジェクタ1000における回転プリズム770及び移動遮光部材702について詳細に説明する。
以下、実施形態1に係るプロジェクタ1000における回転プリズム770及び移動遮光部材702について詳細に説明する。
1.回転プリズム
図3は、回転プリズム770の回転と液晶装置400R,400G,400B上の照明状態との関係を示す図である。図3(a)は回転プリズム770を回転軸772に沿って見たときの断面図であり、図3(b)は回転プリズム770を照明光軸100axに沿って見たときの図であり、図3(c)は液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上における照明光束Lの照射状態を示す図である。
図3は、回転プリズム770の回転と液晶装置400R,400G,400B上の照明状態との関係を示す図である。図3(a)は回転プリズム770を回転軸772に沿って見たときの断面図であり、図3(b)は回転プリズム770を照明光軸100axに沿って見たときの図であり、図3(c)は液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上における照明光束Lの照射状態を示す図である。
回転プリズム770は、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み走査に同期して、一定の速度で回転するように構成されている。このため、照明光軸100ax上における第1小レンズ122の仮想中心点の像Pから射出される光は、図3(a)〜図3(c)に示すように、回転プリズム770が回転すると、回転プリズム770の光通過面によって所定の屈折を受ける。その結果、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおいては、画面書込み走査に同期して、光照射領域と光非照射領域とが順次スクロールされるようになる。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、回転プリズム770を回転させることにより、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上で照明光束Lが走査されるようになる。その結果、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおけるいずれの点に着目しても間欠的に光が遮断されるようになるため、動画表示特性が改善され、優れた動画表示特性を有するようになる。
2.移動遮光部材
図4〜図8は、移動遮光部材702の効果を説明するために示す図である。
図4〜図8は、移動遮光部材702の効果を説明するために示す図である。
図4(a)〜図4(d)は液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける照明光束Lの照明状態と回転プリズム770の傾き角θを示す図であり、図4(e)は回転プリズム770の傾き角θと画像形成領域S上における照明光束Lの移動速度との関係を示す図である。なお、図4(a)及び図4(c)中に示す矢印vは、照明光束Lの仮想中心点における移動速度をそれぞれベクトル表示したものである。図4(b)は、図4(a)に示す照明状態(照明光束Lが画像形成領域Sの縦方向中央部を照明している状態)のときの、回転プリズム770の傾き角θを示し、図4(d)は、図4(c)に示す照明状態(照明光束Lが画像形成領域Sの縦方向両端部を照明している状態)のときの、回転プリズム770の傾き角θを示している。
なお、図4(e)において、回転プリズム面に照明光軸100axが垂直に入射するときの回転プリズム770の傾き角θを「傾き角θ=0°」とする(以下この明細書において同じとする。)。
なお、図4(e)において、回転プリズム面に照明光軸100axが垂直に入射するときの回転プリズム770の傾き角θを「傾き角θ=0°」とする(以下この明細書において同じとする。)。
図5(a)は移動遮光部材を用いない比較例に係るプロジェクタにおける回転プリズム770の傾き角θと画像形成領域S上の光強度との関係を示す図であり、図5(b)は比較例に係るプロジェクタにおけるスクリーンSCRの光強度分布を示す図であり、図5(c)は比較例に係るプロジェクタにおけるスクリーンSCR上の光強度の相対値を示す図である。
図6(a)は移動遮光部材保持装置700の正面図であり、図6(b)は固定遮光部材740の正面図であり、図6(c)は回転プリズム770の傾き角θと移動遮光部材702における光通過率との関係を示す図である。
図7(a)〜図7(f)は、移動遮光部材702が異なる位置にある場合の、移動遮光部材702の上面図又は正面図である。なお、説明を容易にするため、図7(a)、図7(c)及び図7(e)においては、移動遮光部材702と併せて、移動遮光部材702の光路前段及び光路後段に配置される光学部材(第2レンズアレイ130、固定遮光部材740、偏光変換素子140及び重畳レンズ150)についても図示している。また、図7(b)、図7(d)及び図7(f)においては、移動遮光部材702を含む移動遮光部材保持装置700及び固定遮光部材740を図示している。
図8(a)は実施形態1に係るプロジェクタ1000における回転プリズム770の傾き角θと画像形成領域S上の光強度との関係を示す図であり、図8(b)は実施形態1に係るプロジェクタ1000におけるスクリーンSCRの光強度分布を示す図であり、図8(c)は実施形態1に係るプロジェクタ1000におけるスクリーンSCR上の光強度の相対値を示す図である。なお、図8(a)及び図8(c)においては、各傾き角θにおける光強度は、傾き角θ=0°のときの光強度を100とし、その光強度に対する相対値で示している。
図9は、実施形態1に係るプロジェクタ1000における移動遮光部材702を説明するために示すブロック図である。
回転プリズム770を一定の速度で回転させて液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上で照明光束Lを走査させる構成では、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上においては、照明光束Lの位置によってその移動速度(走査速度)が変化してしまう。すなわち、図4に示すように、画像形成領域Sの縦方向(y軸方向)両端部における照明光束の移動速度が、画像形成領域Sの縦方向(y軸方向)中央部における照明光束の移動速度よりも早くなってしまう。このため、移動遮光部材を用いない比較例に係るプロジェクタ(図示せず。)においては、図5(a)からわかるように、液晶装置400R,400G,400Bにおいて画像形成領域Sの縦方向(y軸方向)両端部における照度が縦方向(y軸方向)中央部における照度よりも低くなってしまい、スクリーンSCRにおいても同様に、図5(b)及び図5(c)に示すように、スクリーンSCRの縦方向(y軸方向)両端部(符号H0,H2)における照度が縦方向(y軸方向)中央部(符号H1)における照度よりも低くなってしまう。
これに対し、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、図1(a)及び図1(b)に示すように、移動遮光部材702を備えている。
移動遮光部材702は、図6(a)に示すように、移動遮光部材保持装置700を構成する光学部品である。
移動遮光部材702は、図6(a)に示すように、移動遮光部材保持装置700を構成する光学部品である。
移動遮光部材保持装置700は、図6(a)に示すように、2つの移動遮光部材702,702と、2つの移動遮光部材702,702を保持する保持部材710とを有している。
移動遮光部材保持装置700における移動遮光部材702は、図2(a)に示すように、第2レンズアレイ130と偏光変換素子140との間に配置されている。これにより、偏光変換素子140上で形成されるアーク像により近い位置で移動遮光部材702をx軸方向に沿って移動することができるようになるため、個々のアーク像に対して遮光することができ、照明光束の光量を精度良く、かつ、照明ムラを生じさせることなく制御することができるようになる。
移動遮光部材保持装置700における移動遮光部材702は、図2(a)に示すように、第2レンズアレイ130と偏光変換素子140との間に配置されている。これにより、偏光変換素子140上で形成されるアーク像により近い位置で移動遮光部材702をx軸方向に沿って移動することができるようになるため、個々のアーク像に対して遮光することができ、照明光束の光量を精度良く、かつ、照明ムラを生じさせることなく制御することができるようになる。
移動遮光部材702は、図6(a)に示すように、平面視略矩形状の板状部材であり、所定位置に略矩形状の開口部704が形成されている。
移動遮光部材702は、光反射型の遮光部材であるため、移動遮光部材702において遮蔽された照明光束は反射されることとなり、移動遮光部材702における熱の発生が抑制される。なお、移動遮光部材702は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板である。
移動遮光部材702は、光反射型の遮光部材であるため、移動遮光部材702において遮蔽された照明光束は反射されることとなり、移動遮光部材702における熱の発生が抑制される。なお、移動遮光部材702は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板である。
移動遮光部材702の下端部には、モータ722のモータ軸に形成されたギア部726(後述する。)と係合する係合部706が形成されている。これにより、モータ722の駆動を係合部706を介して移動遮光部材702に伝達することができる。
保持部材710は、2つの柱状部712と、梁部714とを有している。梁部714には図示しないスライド部が設けられており、このスライド部に移動遮光部材702の上端部が係合している。これにより、移動遮光部材702は、保持部材710のスライド部に沿って、すなわちx軸方向に沿って移動することが可能となる。
また、移動遮光部材702と偏光変換素子140との間の位置には、固定遮光部材740が配置されている。
固定遮光部材740は、図6(b)に示すように、平面視略矩形状の板状部材であり、所定位置に略矩形状の開口部742が形成されている。
固定遮光部材740は、光反射型の遮光部材であるため、固定遮光部材740において遮蔽された照明光束は系外に反射されることとなり、固定遮光部材740における熱の発生が抑制される。なお、固定遮光部材740は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板である。
固定遮光部材740は、図6(b)に示すように、平面視略矩形状の板状部材であり、所定位置に略矩形状の開口部742が形成されている。
固定遮光部材740は、光反射型の遮光部材であるため、固定遮光部材740において遮蔽された照明光束は系外に反射されることとなり、固定遮光部材740における熱の発生が抑制される。なお、固定遮光部材740は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板である。
移動遮光部材702の開口部704は、移動遮光部材702が初期位置(後述する。)にあるときに、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が移動遮光部材702によって遮光されることなく偏光変換素子140の偏光分離層142に入射するように、図6(a)に示すような大きさ・形状として形成されている。
また、固定遮光部材740の開口部742は、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が偏光変換素子140の反射層に入射してしまうことを防止するために、図6(b)に示すような大きさ・形状として形成されている。これにより、移動遮光部材702が初期位置から偏倚している場合にも、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が偏光変換素子140の反射層144に入射してしまうことを確実に防止することができ、迷光の発生を抑制することができる。
また、固定遮光部材740の開口部742は、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が偏光変換素子140の反射層に入射してしまうことを防止するために、図6(b)に示すような大きさ・形状として形成されている。これにより、移動遮光部材702が初期位置から偏倚している場合にも、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が偏光変換素子140の反射層144に入射してしまうことを確実に防止することができ、迷光の発生を抑制することができる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、移動遮光部材702の位置を変化させて開口部704を通過する照明光束の光量を調整することによって、移動遮光部材702に入射する照明光束の光強度に対する移動遮光部材702から射出される照明光束の光強度の割合(以下「移動遮光部材における光通過率」という。)を変化させるように構成されている。ここで、移動遮光部材702の位置と移動遮光部材702における光通過率との関係について、図7(a)〜図7(f)を用いながら説明する。
ここで、移動遮光部材702の位置について、図7(a)及び図7(b)に示すように、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が、移動遮光部材702によって遮光されることなく偏光変換素子140の偏光分離層142に入射するときの移動遮光部材702の位置を、移動遮光部材702の初期位置とする。そして、移動遮光部材702が初期位置にあるときの移動遮光部材702の位置を、以下「全開位置」という。また、図7(e)及び図7(f)に示すように、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束が、移動遮光部材702によってすべて遮光されるときの移動遮光部材702の位置を、以下「全閉位置」という。また、図7(c)及び図7(d)に示すように、全開位置と全閉位置との中間位置に位置するときの移動遮光部材702の位置を、以下「半開位置」という。
これより、図7(a)及び図7(b)は、移動遮光部材702が全開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図7(c)及び図7(d)は、移動遮光部材702が半開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図7(e)及び図7(f)は、移動遮光部材702が全閉位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図である。
移動遮光部材702が全開位置にあるときには、図7(a)及び図7(b)に示すように、移動遮光部材702の開口部704が偏光変換素子140の偏光分離層142に対応する位置にあるため、第2レンズアレイ130から射出される各部分光束は、移動遮光部材702で遮光されることなく偏光変換素子140の偏光分離層142に入射することとなる。すなわち、移動遮光部材702が全開位置にあるときには、移動遮光部材702における光通過率は100%となる。
移動遮光部材702が半開位置にあるときには、図7(c)及び図7(d)に示すように、移動遮光部材702の開口部704は、偏光変換素子140の偏光分離層142の約半分を遮蔽する位置に配置されることとなるため、第2レンズアレイ130から射出される部分光束の約50%の光量は移動遮光部材702で遮光されることとなり、残りの約50%の光量は移動遮光部材702を通過する。すなわち、移動遮光部材702が半開位置にあるときには、移動遮光部材702における光通過率は約50%となる。
移動遮光部材702が全閉位置にあるときには、図7(e)及び図7(f)に示すように、移動遮光部材702の開口部704は、偏光変換素子140の偏光分離層142のすべてを遮蔽する位置に配置されることとなるため、第2レンズアレイ130から射出される部分光束は、その全光量が移動遮光部材702で遮光されることとなる。すなわち、移動遮光部材702が全閉位置にあるときには、移動遮光部材702における光通過率は0%となる。
このように、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、移動遮光部材702の位置を変化させて開口部704を通過する照明光束の光量を調整することによって、移動遮光部材702における光通過率が変化するように構成されている。
実施形態1に係るプロジェクタ1000は、移動遮光部材702をx軸方向に沿って移動させるモータ722と、モータ722の駆動を制御するモータ制御回路724とをさらに有している。モータ722のモータ軸にはギア部726が形成されており、上記したように、ギア部726は移動遮光部材702の係合部706と係合している。そして、モータ制御回路724がモータ722の駆動を制御することによって、移動遮光部材702の位置の制御が可能となるように構成されている。
なお、モータ722としては、ガルバノモータ(ガルバノミラーやガルバノスキャナに用いられるモータ)を用いているが、その他のモータを用いることも可能である。モータ722として、例えば超音波モータを用いることにより、移動遮光部材702の加速及び減速を高速に行うことが可能となる。
なお、モータ722としては、ガルバノモータ(ガルバノミラーやガルバノスキャナに用いられるモータ)を用いているが、その他のモータを用いることも可能である。モータ722として、例えば超音波モータを用いることにより、移動遮光部材702の加速及び減速を高速に行うことが可能となる。
モータ制御回路724は、図6(c)に示すように、回転プリズム770の傾き角θが傾き角θ=0°近傍にあるときには、移動遮光部材702における光通過率を低くするように、すなわち移動遮光部材702の位置を初期位置から比較的大きく移動させるように、モータ722の駆動を制御して移動遮光部材702の移動の制御を行い、回転プリズム770の傾き角θが傾き角θ=45°又は傾き角θ=−45°近傍にあるときには、移動遮光部材702における光通過率を高くするように、すなわち移動遮光部材702の位置を初期位置に揃えるように、モータ722の駆動を制御して移動遮光部材702の移動の制御を行う機能を有している。
ここで、回転プリズム770の傾き角θが傾き角θ=0°近傍にあるときとは、照明光束Lが液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける縦方向(y軸方向)中央部を通過するときのことであり、回転プリズム770の傾き角θが傾き角θ=45°又は傾き角θ=−45°近傍にあるときとは、照明光束Lが液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける縦方向(y軸方向)両端部を通過するときのことである。
このように実施形態1に係るプロジェクタ1000は、x軸方向に沿って移動可能な移動遮光部材702と、移動遮光部材702をx軸方向に沿って移動させるモータ722と、照明光束Lの移動速度(走査速度)が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域S上で変化することに起因して発生する照度差を軽減させるように、モータ722の駆動を制御し、ひいては移動遮光部材702の移動を制御するモータ制御回路724とを備えている。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、図8(a)に示すように、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する上記した照度差が軽減されるようになり、図8(b)及び図8(c)に示すように、スクリーンSCR全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
また、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、上記のような照度差を軽減させるための手段として、光学ガラスなどからなり重量の大きな回転プリズムの回転速度を変化させる手段を用いる代わりに、比較的軽量な移動遮光部材702の移動を制御する手段としての上記したモータ722及びモータ制御回路724を用いているため、回転プリズム770を駆動するための回転プリズム用モータ774として高価なモータを用いる必要がなくなり、回転プリズム770の回転速度を加速及び減速する際に使用する消費エネルギーも低いものになる。なお、移動遮光部材702は比較的軽量であるため、移動遮光部材702の移動を制御するための手段としては高価な手段を用いる必要もないし、移動遮光部材702の移動を制御するための手段を駆動する際に使用する消費電力も低いもので十分である。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることがなくなる。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることがなくなる。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000は、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有し、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタとなる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、上記したように、照明装置100は、移動遮光部材702をx軸方向に沿って移動させるモータ722と、モータ722の駆動を制御するモータ制御回路724とを有しているため、移動遮光部材702の移動を、上記のような照度差を軽減するように正確に制御することができる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、図9に示すように、回転プリズム770の回転状態を検知する回転状態検知センサ750と、回転状態検知センサ750の出力信号を処理してモータ制御回路724に出力する回転状態検出回路752とをさらに備えている。そして、モータ制御回路724は、回転状態検出回路752の出力信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するように構成されている。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、回転プリズム770の回転状態に対応した正確な制御を行うことが可能になるため、照明光束の移動速度(走査速度)が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域S上で変化することに起因して発生する照度差を効果的に軽減することが可能になる。
なお、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、画像情報の処理を行う画像処理回路760からの出力信号に基づいて、回転プリズム用モータ駆動回路776が回転プリズム用モータ774を駆動することにより、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み周波数に同期して回転プリズム770を回転するように構成されている。
以上、実施形態1に係るプロジェクタ1000における回転プリズム770及び移動遮光部材702について詳細に説明したが、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては以下のような特徴も有している。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、光源装置110は、発光管112、発光管112からの光を反射する楕円面リフレクタ114及び楕円面リフレクタ114で反射される光を略平行光にする平行化レンズ118を有する光源装置である。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、発光管112には、発光管112から被照明領域側に射出される光を発光管112に向けて反射する補助ミラー116が設けられている。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、発光管112から被照明領域側に放射される光は発光管112に向けて反射されるため、発光管112の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ114の大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ114の小型化を図ることができ、プロジェクタ1000の小型化を図ることができる。また、このことは、第1レンズアレイ120の大きさ、第2レンズアレイ130の大きさ、偏光変換素子140の大きさ、重畳レンズ150の大きさ、色分離光学系200の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタ1000のさらなる小型化を図ることができる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、電気光学変調装置として、色分離導光光学系200から射出される3つの色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する3つの液晶装置400R,400G,400Bを備えている。また、回転プリズム770と液晶装置400R,400G,400Bとの間に配置され、回転プリズム770からの照明光束を3つの色光に分離して液晶装置400R,400G,400Bに導くための色分離導光光学系200と、液晶装置400R,400G,400Bで変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500とをさらに備えている。
このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000によれば、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた3板式のフルカラープロジェクタとすることができるようになる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、光源装置110からの照明光束を略1種類の直線偏光に揃えて射出する偏光変換素子140をさらに有しているため、偏光変換素子140の作用により光源装置110からの照明光束を一方の偏光軸を有する略1種類の直線偏光に変換することができるようになる。このため、実施形態1に係るプロジェクタ1000のように、電気光学変調装置として液晶装置等のように1種類の直線偏光を利用するタイプの電気光学変調装置を用いる場合に、光源装置110からの照明光束を有効に利用することができる。
実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、回転プリズム770の光透過面には、減反射膜が形成されている。このため、回転プリズム770における光透過率が向上するため、光利用効率の低下を最小限のものにすることができるとともに、迷光レベルが低減し、コントラストが向上する。
〔実施形態2〕
図10は、実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図である。図10(a)はプロジェクタ1002の光学系を上面から見た図であり、図10(b)は第1レンズアレイ120から重畳レンズ150までの概略構成図である。
図11は、実施形態2における移動遮光部材702の移動動作を説明するために示す図である。図11(a)及び図11(b)は、移動遮光部材702が全開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図11(c)及び図11(d)は、移動遮光部材702が半開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図11(e)及び図11(f)は、移動遮光部材702が全閉位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図である。
なお、図10(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図10は、実施形態2に係るプロジェクタ1002を説明するために示す図である。図10(a)はプロジェクタ1002の光学系を上面から見た図であり、図10(b)は第1レンズアレイ120から重畳レンズ150までの概略構成図である。
図11は、実施形態2における移動遮光部材702の移動動作を説明するために示す図である。図11(a)及び図11(b)は、移動遮光部材702が全開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図11(c)及び図11(d)は、移動遮光部材702が半開位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図であり、図11(e)及び図11(f)は、移動遮光部材702が全閉位置にあるときの移動遮光部材702の上面図及び正面図である。
なお、図10(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態2に係るプロジェクタ1002は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有しているが、図10(b)に示すように、第2レンズアレイ130と偏光変換素子140との間の位置に固定遮光部材が配設されていない点で、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なっている。
しかしながら、実施形態2に係るプロジェクタ1002においても、実施形態1に係るプロジェクタ1000と同様に、照明光束の走査速度が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、照明光束の画像形成領域上の位置に応じて、x軸方向に沿って移動可能な移動遮光部材702を備えている。これにより、実施形態2に係るプロジェクタ1002においても、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、図11(a)〜図11(f)に示すように、移動遮光部材702の位置を変化させて開口部704を通過する照明光束の光量を調整することによって、移動遮光部材702における光通過率を変化させることが可能となる。
このように、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、固定遮光部材が配設されていない点が異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、移動遮光部材702を備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーン全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
したがって、実施形態2に係るプロジェクタ1002は、固定遮光部材が配設されていない点以外の点では、実施形態1に係るプロジェクタ1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様の効果を有する。
〔実施形態3〕
図12は、実施形態3に係るプロジェクタ1004を説明するために示す図である。図12(a)はプロジェクタ1004の光学系を上面から見た図であり、図12(b)は第1レンズアレイ120Bから重畳レンズ150Bまでの概略構成図である。
図13は、移動遮光部材保持装置700B及び固定遮光部材740Bを説明するために示す図である。図13(a)は移動遮光部材保持装置700Bの正面図であり、図13(b)は固定遮光部材740Bの正面図である。
図14は、実施形態3における移動遮光部材702Bの移動動作を説明するために示す図である。図14(a)及び図14(b)は、移動遮光部材702Bが全開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図14(c)及び図14(d)は、移動遮光部材702Bが半開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図14(e)及び図14(f)は、移動遮光部材702Bが全閉位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図である。
なお、図12(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図12は、実施形態3に係るプロジェクタ1004を説明するために示す図である。図12(a)はプロジェクタ1004の光学系を上面から見た図であり、図12(b)は第1レンズアレイ120Bから重畳レンズ150Bまでの概略構成図である。
図13は、移動遮光部材保持装置700B及び固定遮光部材740Bを説明するために示す図である。図13(a)は移動遮光部材保持装置700Bの正面図であり、図13(b)は固定遮光部材740Bの正面図である。
図14は、実施形態3における移動遮光部材702Bの移動動作を説明するために示す図である。図14(a)及び図14(b)は、移動遮光部材702Bが全開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図14(c)及び図14(d)は、移動遮光部材702Bが半開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図14(e)及び図14(f)は、移動遮光部材702Bが全閉位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図である。
なお、図12(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態3に係るプロジェクタ1004は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有しているが、図12(b)に示すように、偏光変換素子の構成が実施形態1に係るプロジェクタ1000とは異なっている。
すなわち、実施形態1に係るプロジェクタ1000における偏光変換素子140は、図2(a)に示すように、照明光軸100axを挟んで偏光分離層142及び反射層144が対称に並んだ構成を有しているのに対し、実施形態3に係るプロジェクタ1004における偏光変換素子140Bは、図12(b)に示すように、その偏光分離層及び反射層がすべて同一方向に並んだ構成を有している。
なお、実施形態3に係るプロジェクタ1004においては、実施形態1における第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び重畳レンズ150に代えて、サイズが若干異なる第1レンズアレイ120B、第2レンズアレイ130B及び重畳レンズ150Bを用いているが、それらが有する機能等については実施形態1で説明したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。
なお、実施形態3に係るプロジェクタ1004においては、実施形態1における第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び重畳レンズ150に代えて、サイズが若干異なる第1レンズアレイ120B、第2レンズアレイ130B及び重畳レンズ150Bを用いているが、それらが有する機能等については実施形態1で説明したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。
また、実施形態3に係るプロジェクタ1004においては、移動遮光部材として、図13(a)に示すような1枚の金属板からなる移動遮光部材702Bを用いている。移動遮光部材702Bは、図13(a)に示すように、平面視略矩形状の板状部材であり、偏光変換素子140Bの偏光分離層に対応する位置に開口部704Bが形成されている。移動遮光部材702Bの下端部には、モータ722のモータ軸に形成されたギア部726と係合する係合部706Bが形成されている。これにより、モータ722の駆動を係合部706Bを介して移動遮光部材702Bに伝達することができる。なお、保持部材710は、実施形態1で説明したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。
実施形態3に係るプロジェクタ1004においては、固定遮光部材として、図13(b)に示すような1枚の金属板からなる固定遮光部材740Bを用いている。固定遮光部材740Bは、平面視略矩形状の板状部材であり、所定位置に略矩形状の開口部742Bが形成されている。
実施形態3に係るプロジェクタ1004は、照明光束の走査速度が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、照明光束の画像形成領域上の位置に応じて、x軸方向に沿って移動可能な移動遮光部材702Bを備えている。これにより、実施形態3に係るプロジェクタ1004においても、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、図14(a)〜図14(f)に示すように、移動遮光部材702Bの位置を変化させて開口部704Bを通過する照明光束の光量を調整することによって、移動遮光部材702Bにおける光通過率を変化させることが可能となる。
このように、実施形態3に係るプロジェクタ1004は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、偏光変換素子の構成(並びに移動遮光部材及び固定遮光部材の構成)が異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、移動遮光部材702Bを備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーン全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
したがって、実施形態3に係るプロジェクタ1004は、偏光変換素子の構成(並びに移動遮光部材及び固定遮光部材の構成)以外の点では、実施形態1に係るプロジェクタ1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様の効果を有する。
〔実施形態4〕
図15は、実施形態4に係るプロジェクタ1006を説明するために示す図である。図15(a)はプロジェクタ1006の光学系を上面から見た図であり、図15(b)は第1レンズアレイ120Bから重畳レンズ150Bまでの概略構成図である。
図16は、実施形態4における移動遮光部材702Bの移動動作を説明するために示す図である。図16(a)及び図16(b)は、移動遮光部材702Bが全開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図16(c)及び図16(d)は、移動遮光部材702Bが半開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図16(e)及び図16(f)は、移動遮光部材702Bが全閉位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図である。
なお、図15(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図15は、実施形態4に係るプロジェクタ1006を説明するために示す図である。図15(a)はプロジェクタ1006の光学系を上面から見た図であり、図15(b)は第1レンズアレイ120Bから重畳レンズ150Bまでの概略構成図である。
図16は、実施形態4における移動遮光部材702Bの移動動作を説明するために示す図である。図16(a)及び図16(b)は、移動遮光部材702Bが全開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図16(c)及び図16(d)は、移動遮光部材702Bが半開位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図であり、図16(e)及び図16(f)は、移動遮光部材702Bが全閉位置にあるときの移動遮光部材702Bの上面図及び正面図である。
なお、図15(a)において、図1(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態4に係るプロジェクタ1006は、基本的には実施形態3に係るプロジェクタ1004とよく似た構成を有しているが、図15(b)に示すように、第2レンズアレイ130Bと偏光変換素子140Bとの間の位置に固定遮光部材が配設されていない点で、実施形態3に係るプロジェクタ1004とは異なっている。
しかしながら、実施形態4に係るプロジェクタ1006においても、実施形態3に係るプロジェクタ1004と同様に、照明光束の走査速度が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、照明光束の画像形成領域上の位置に応じて、x軸方向に沿って移動可能な移動遮光部材702Bを備えている。これにより、実施形態4に係るプロジェクタ1006においても、実施形態3に係るプロジェクタ1004の場合と同様に、図16(a)〜図16(f)に示すように、移動遮光部材702Bの位置を変化させて開口部704Bを通過する照明光束の光量を調整することによって、移動遮光部材702Bにおける光通過率を変化させることが可能となる。
このように、実施形態4に係るプロジェクタ1006は、実施形態3に係るプロジェクタ1004とは、固定遮光部材が配設されていない点が異なるが、実施形態3に係るプロジェクタ1004の場合と同様に、移動遮光部材702Bを備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーン全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
したがって、実施形態4に係るプロジェクタ1006によれば、実施形態3に係るプロジェクタ1004の場合と同様の効果を有し、優れた動画表示特性及び均一な面内表示特性を有し、製造コストが高くなったり消費電力が高くなったりすることのないプロジェクタとなる。
〔実施形態5〕
図17は、実施形態5に係るプロジェクタ1008を説明するために示す図である。なお、図17において、図9と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図17は、実施形態5に係るプロジェクタ1008を説明するために示す図である。なお、図17において、図9と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態5に係るプロジェクタ1008(図示せず。)は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有しているが、図17に示すように、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、モータ制御回路の制御手段が異なっている。
すなわち、実施形態1に係るプロジェクタ1000においては、上記の制御手段として、回転プリズム770の回転状態を検知する回転状態検知センサ750及び回転状態検出回路752(図9参照。)を用いており、モータ制御回路724は、回転状態検出回路752の出力信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するように構成されている。
これに対し、実施形態5に係るプロジェクタ1008においては、上記の制御手段として、回転状態検知センサ及び回転状態検出回路に代えて、図17に示すように、画像情報の処理を行う画像処理回路762を用いており、モータ制御回路724は、画像処理回路762からの同期信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するように構成されている。
実施形態5に係るプロジェクタ1008においては、回転プリズム770の回転は、画像処理回路762からの同期信号に基づいて行われる。このため、上記のように構成することによっても、回転プリズム770の回転状態に対応した正確な制御を行うことが可能になるため、照明光束の走査速度が液晶装置400R,400G,400Bにおける画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を効果的に軽減することが可能になる。
このように、実施形態5に係るプロジェクタ1008は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、照明光束の移動速度(走査速度)が液晶装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するためのモータ制御回路の制御手段が異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、移動遮光部材702を備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーン全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
したがって、実施形態5に係るプロジェクタ1008は、モータ制御回路の制御手段以外の点では、実施形態1に係るプロジェクタ1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様の効果を有する。
〔実施形態6〕
図18は、実施形態6に係るプロジェクタ1010の光学系を示す図である。図18(a)はプロジェクタ1010の光学系を上面から見た図であり、図18(b)はプロジェクタ1010の光学系を側面から見た図である。
図18は、実施形態6に係るプロジェクタ1010の光学系を示す図である。図18(a)はプロジェクタ1010の光学系を上面から見た図であり、図18(b)はプロジェクタ1010の光学系を側面から見た図である。
実施形態6に係るプロジェクタ1010は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有しているが、図18(a)に示すように、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、色分離導光光学系の構成が異なっている。
すなわち、実施形態6に係るプロジェクタ1010においては、色分離導光光学系202として、各液晶装置400R,400G,400B上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために、ダブルリレー光学系190を用いている。
すなわち、実施形態6に係るプロジェクタ1010においては、色分離導光光学系202として、各液晶装置400R,400G,400B上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために、ダブルリレー光学系190を用いている。
色分離導光光学系202は、図18(a)に示すように、ダイクロイックミラー260,262と、反射ミラー264と、ダブルリレー光学系190とを有している。ダブルリレー光学系190は、リレーレンズ191,192,194,195,197と、反射ミラー193,196と、フィールドレンズ198とを有している。また、色分離導光光学系202の光路前段には、リレーレンズ794が配置されている。
ダイクロイックミラー260は、回転プリズム770から射出される光のうち赤色光成分を反射するとともに、緑色光成分及び青色光成分を透過させる。ダイクロイックミラー260で反射された赤色光成分は、反射ミラー264で反射されて、フィールドレンズ176Rを通過して赤色光用の液晶装置400Rに達する。
ダイクロイックミラー260を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー262によって反射され、フィールドレンズ176Gを通過して緑色光用の液晶装置400Gに達する。一方、ダイクロイックミラー260を透過した青色光成分は、ダイクロイックミラー262を透過し、ダブルリレー光学系190を通過して青色光用の液晶装置400Bに達する。液晶装置400R,400G,400Bの各色光の光路前段に設けられたフィールドレンズ176R,176G,198は、第2レンズアレイ130から射出された各部分光束を、各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。
ダイクロイックミラー260を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、ダイクロイックミラー262によって反射され、フィールドレンズ176Gを通過して緑色光用の液晶装置400Gに達する。一方、ダイクロイックミラー260を透過した青色光成分は、ダイクロイックミラー262を透過し、ダブルリレー光学系190を通過して青色光用の液晶装置400Bに達する。液晶装置400R,400G,400Bの各色光の光路前段に設けられたフィールドレンズ176R,176G,198は、第2レンズアレイ130から射出された各部分光束を、各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。
ここで、青色光の光路にダブルリレー光学系190が設けられているのは、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、光の発散等による光の利用効率低下を防止するとともに、各液晶装置400R,400G,400B上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために設けられている。なお、実施形態6に係るプロジェクタ1010においては、3つの色光のうち青色光の光路にダブルリレー光学系190を用いた構成としたが、赤色光等のその他の色光の光路にこのようなダブルリレー光学系を用いた構成としてもよい。
このように、実施形態6に係るプロジェクタ1010は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、色分離導光光学系の構成が異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、移動遮光部材702を備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーンSCR全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
なお、実施形態6に係るプロジェクタ1010においては、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、回転状態検出回路の出力信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するモータ制御回路を備える構成としているが、実施形態5に係るプロジェクタ1008の場合と同様に、画像処理回路からの同期信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するモータ制御回路を備える構成としてもよい。
したがって、実施形態6に係るプロジェクタ1010は、色分離導光光学系の構成以外の点では、実施形態1又は5に係るプロジェクタ1000,1008と同様の構成を有するため、実施形態1又は5に係るプロジェクタ1000,1008の場合と同様の効果を有する。
〔実施形態7〕
図19は、実施形態7に係るプロジェクタ1012の光学系を示す図である。図19(a)はプロジェクタ1012の光学系を上面から見た図であり、図19(b)はプロジェクタ1012の光学系を側面から見た図である。
図19は、実施形態7に係るプロジェクタ1012の光学系を示す図である。図19(a)はプロジェクタ1012の光学系を上面から見た図であり、図19(b)はプロジェクタ1012の光学系を側面から見た図である。
実施形態7に係るプロジェクタ1012は、基本的には実施形態1に係るプロジェクタ1000とよく似た構成を有しているが、図19(a)及び図19(b)に示すように、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、回転プリズムの配置位置及び光整形部材の有無という点で異なっている。
すなわち、実施形態7に係るプロジェクタ1012においては、回転プリズム770は、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ及び液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sと光学的に略共役な位置に配置されている。また、それに伴い、実施形態7に係るプロジェクタ1012においては光整形部材を有していない。
すなわち、実施形態7に係るプロジェクタ1012においては、回転プリズム770は、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ及び液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sと光学的に略共役な位置に配置されている。また、それに伴い、実施形態7に係るプロジェクタ1012においては光整形部材を有していない。
図20は、回転プリズム770の回転と液晶装置400R,400G,400B上の照明状態との関係を示す図である。図20(a)は回転プリズム770を回転軸772に沿って見たときの断面図であり、図20(b)は回転プリズム770を照明光軸100axに沿って見たときの図であり、図20(c)は液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上における照明光束Lの照射状態を示す図である。
回転プリズム770は、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み走査に同期して、一定の速度で回転するように構成されている。このため、照明光軸100ax上における第1小レンズの光射出面の仮想中心点の像Pから射出される光は、図20(a)〜図20(c)に示すように、回転プリズム770が回転すると、回転プリズム770の光通過面によって所定の屈折を受ける。その結果、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおいては、画面書込み走査に同期して、光照射領域と光非照射領域とが順次スクロールされるようになる。
回転プリズム770は、液晶装置400R,400G,400Bの画面書込み走査に同期して、一定の速度で回転するように構成されている。このため、照明光軸100ax上における第1小レンズの光射出面の仮想中心点の像Pから射出される光は、図20(a)〜図20(c)に示すように、回転プリズム770が回転すると、回転プリズム770の光通過面によって所定の屈折を受ける。その結果、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおいては、画面書込み走査に同期して、光照射領域と光非照射領域とが順次スクロールされるようになる。
このため、実施形態7に係るプロジェクタ1012によれば、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、回転プリズム770を回転させることにより、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域S上で照明光束Lが走査されるようになる。その結果、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域Sにおける任意の点に着目すれば間欠的に光が遮断されるようになるため、動画表示特性が改善され、優れた動画表示特性を有するようになる。
このように、実施形態7に係るプロジェクタ1012は、実施形態1に係るプロジェクタ1000とは、回転プリズムの配置位置及び光整形部材の有無という点で異なるが、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、移動遮光部材702を備えているため、回転プリズム770を一定の回転速度で回転させた場合に発生する照度差が軽減されるようになり、スクリーンSCR全面でより均一な表示を行うことが可能になる。すなわち、均一な面内表示特性を有するようになる。
なお、実施形態7に係るプロジェクタ1012においては、実施形態1に係るプロジェクタ1000の場合と同様に、回転状態検出回路の出力信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するモータ制御回路を備える構成としているが、実施形態5に係るプロジェクタ1008の場合と同様に、画像処理回路からの同期信号に基づいて、モータ722の駆動を制御して、移動遮光部材702の移動を制御するモータ制御回路を備える構成としてもよい。
したがって、実施形態7に係るプロジェクタ1012は、回転プリズムの配置位置及び光整形部材の有無以外の点では、実施形態1又は5に係るプロジェクタ1000,1008と同様の構成を有するため、実施形態1又は5に係るプロジェクタ1000,1008の場合と同様の効果を有する。
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。
(1)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012は、移動遮光部材702,702Bとして、光反射型の遮光部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、光吸収型の遮光部材も好ましく用いることができる。
(2)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012においては、移動遮光部材702,702Bをx軸方向に沿って移動させるための手段として、モータ軸にギア部726が配設されたガルバノモータからなるモータ722を用いて、移動遮光部材702,702Bの係合部706,706Bとギア部726とを係合させてモータ722を駆動させることによって、移動遮光部材702,702Bをx軸方向に沿って移動させるように構成されたものを例示的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、移動遮光部材702,702Bをx軸方向に沿って移動させることが可能な公知の手段を用いることが可能である。
(3)上記実施形態1及び2のプロジェクタ1000,1002は、2枚の移動遮光部材702,702をそれぞれ移動させるために2つのモータ722,722を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つのモータ722を用いて2枚の移動遮光部材702,702を移動させることも可能である。この場合には、モータ722の駆動を2枚の移動遮光部材702,702に伝達するための公知の駆動伝達手段を用いることが好ましい。
(4)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012は、第1レンズアレイ120,120Bの第1小レンズの平面形状としては、「縦寸法:横寸法=1:4の長方形」のものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、「縦寸法:横寸法=9:32の長方形」のものや「縦寸法:横寸法=3:8の長方形」のものなどをも好ましく用いることができる。
(5)上記実施形態1〜6のプロジェクタ1000〜1010は、光整形部材780として、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状を有する開口部782を備えた光整形部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=9:32の長方形」の平面形状を有する開口を備えた光整形部材を用いることもできる。また、第1レンズアレイの第1小レンズが「y軸方向に沿った縦寸法:x軸方向に沿った横寸法=1:4の長方形」の平面形状以外の他の平面形状を有する小レンズの場合には、その小レンズの平面形状に相似する平面形状を有する開口を備えた光整形部材を用いることもできる。
(6)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012は、光源装置110として、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、平行化レンズ118とを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。
(7)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012は、光源装置110として、発光管112に補助ミラー116が配設された光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発光管に補助ミラーが配設されていない光源装置をも好ましく用いることができる。
(8)上記各実施形態において、3つの液晶装置400R,400G,400Bを用いたプロジェクタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ、2つ又は4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
(9)上記各実施形態のプロジェクタ1000〜1012は、電気光学変調装置として液晶装置を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
(10)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。
100,100B…照明装置、100ax,100Bax…照明光軸、110,910…光源装置、112,912…発光管、114,914…楕円面リフレクタ、116…補助ミラー、118…平行化レンズ、120,120B,920…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130,130B,930…第2レンズアレイ、140,140B…偏光変換素子、142…偏光分離層、144…反射層、146…位相差板、150,150B,950…重畳レンズ、176R,176G,198,244,246,248,790,792,952…フィールドレンズ、190…ダブルリレー光学系、191,192,194,195,197,240,242,794…リレーレンズ、193,196,212,216,218,220,222,264…反射ミラー、200,202…色分離導光光学系、210,214,260,262…ダイクロイックミラー、400R,400G,400B,970…液晶装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600,980…投写光学系、700,700B…移動遮光部材保持装置、702,702B…移動遮光部材、704,704B…(移動遮光部材の)開口部、706,706B…係合部、710…保持部材、712…柱状部、714…梁部、722…モータ、724…モータ制御回路、726…ギア部、740,740B…固定遮光部材、742,742B…(固定遮光部材の)開口部、750…回転状態検知センサ、752…回転状態検出回路、760,762…画像処理回路、770,960…回転プリズム、772…回転軸、774…回転プリズム用モータ、776…回転プリズム用モータ駆動回路、780…光整形部材、782…(光整形部材の)開口部、900,1000,1004,1006,1008…プロジェクタ、L…照明光束が照射される領域、P…照明光軸上における第1小レンズの仮想中心点の像、S…画像形成領域、SCR…スクリーン
Claims (8)
- 照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
前記電気光学変調装置により変調された照明光束を投写する投写光学系と、
前記電気光学変調装置の画像形成領域における一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向については画像形成領域の一部を照明するような、前記他方方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を射出する照明装置と、
一定速度で回転して、前記照明装置からの照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における前記他方方向に沿って走査する回転プリズムとを備えるプロジェクタであって、
前記照明装置は、被照明領域側に照明光束を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズを有する第1レンズアレイと、前記第1レンズアレイの前記複数の第1小レンズに対応する複数の第2小レンズを有する第2レンズアレイと、前記第2レンズアレイの前記複数の第2小レンズから射出される各部分光束を略1種類の直線偏光成分を有する光束に変換する偏光変換素子と、前記偏光変換素子から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズと、前記偏光変換素子の光入射面側に配置される移動遮光部材とを有し、
前記第1小レンズは、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、
前記偏光変換素子は、前記第2レンズアレイから射出される部分光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し他方の直線偏光成分を照明光軸に垂直な方向に反射する偏光分離層と、前記偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を前記照明光軸に平行な方向に反射する反射層と、前記偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分と前記反射層で反射された他方の直線偏光成分とをいずれか一方の直線偏光成分に揃えるように偏光変換する位相差板とを有し、
前記移動遮光部材は、前記偏光変換素子の前記偏光分離層に対応する開口部を有し、前記照明光束の走査速度が前記電気光学変調装置における画像形成領域上で変化することに起因して発生する照度差を軽減するように、前記照明光束の前記画像形成領域上の位置に応じて、前記一方方向に沿って移動し光量調整が可能であることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置は、前記移動遮光部材を前記一方方向に沿って移動させるモータ及び前記モータの駆動を制御するモータ制御回路をさらに有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記回転プリズムの回転状態を検知する回転状態検知センサをさらに備え、
前記モータ制御回路は、前記回転状態検知センサの出力信号に基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
画像情報の処理を行う画像処理回路をさらに備え、
前記回転プリズムは、前記画像処理回路からの同期信号に基づいて、一定の速度で回転するように構成され、
前記モータ制御回路は、前記画像処理回路からの同期信号に基づいて、前記モータの駆動を制御することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記移動遮光部材は、前記第2レンズアレイと前記偏光変換素子との間に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記移動遮光部材は、光反射型の遮光部材であることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記照明装置は、前記第2レンズアレイと前記偏光変換素子との間に配置され、前記偏光変換素子の前記反射層に入射する照明光束を遮光するための固定遮光部材をさらに有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記照明光束の断面形状を整形するための光整形部材をさらに備え、
前記光整形部材は、前記電気光学変調装置の画像形成領域と光学的に略共役な位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
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JP2010224224A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
JP2012118182A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
-
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- 2005-03-18 JP JP2005079331A patent/JP2006259504A/ja not_active Withdrawn
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