JP2007219049A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】光源装置１１０、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を有する照明装置１００と、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、投写光学系６００とを備え、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置７００と、モード選択装置７００によって選択されたモードに応じて、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１６０とをさらに備えるプロジェクタ１０００。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

発光管及び楕円面リフレクタを有し被照明領域側に照明光束を射出する光源装置と、光源装置からの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、電気光学変調装置によって変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタにおいて、光源装置と電気光学変調装置との間に高反射性の可変絞りを配置することにより、使用環境に応じてコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を抑制することが可能なプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のプロジェクタによれば、可変絞りの絞り量を小さくすることで、電気光学変調装置に照射される照明光束の光量を大きくして投写画像の明るさを明るくすることが可能となる一方で、可変絞りの絞り量を大きくすることで、電気光学変調装置に照射される照明光束の平均入射角度を小さくして投写画像のコントラストを向上させることが可能となるため、使用環境に応じてコントラストと明るさとを最適化することが可能なプロジェクタとなる。また、従来のプロジェクタによれば、可変絞りとして高反射性の可変絞りを用いているため、可変絞りの絞り量を大きくしてコントラストを向上させた場合においても、可変絞りを通過できずに本来利用することができなかった照明光束を光源装置に戻して再利用することが可能となるため、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

特開平７−１９９１８３号公報

しかしながら、従来のプロジェクタにおいては、可変絞りで反射された照明光束はもとの軌跡を辿ることなく楕円面リフレクタに戻されることとなるため、照明光束を再利用する際の再利用効率を高めることが困難となり、その結果、コントラストを向上させた場合において光利用効率の低下を十分に抑制することが困難となる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、プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて、可変絞りで反射された照明光束がもとの軌跡を辿ることなく楕円面リフレクタに戻されることとなる原因を究明すべく鋭意努力を重ねた結果、この原因は、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点近傍に向かう光路中に可変絞りを配置したことにあるという知見を得た。

すなわち、そのような位置に可変絞りを配置したため、照明光束は大きな入射角度をもって可変絞りで反射されるようになり、その結果、可変絞りで反射された照明光束はもとの軌跡を辿ることなく楕円面リフレクタに戻されることとなるのである。

本発明者は、上記知見に基づいて、照明光束が小さな入射角度をもって可変絞りで反射されるようにすれば、可変絞りで反射された照明光束はほぼもとの軌跡を辿って楕円面リフレクタに戻されるようになり上記の問題を解決することができることに想到し、本発明を完成させるに至った。

本発明のプロジェクタは、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置、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、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レンズアレイ並びに前記複数の第２小レンズ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を有する照明装置と、前記照明装置から射出される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って変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタであって、前記プロジェクタを、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置と、前記モード選択装置によって選択されたモードに応じて、前記第１レンズアレイに向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置とをさらに備え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、第１レンズアレイに向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する光量調整装置を備えているため、光量調整装置によって周辺部分における照明光束の通過光量を大きくすることで、電気光学変調装置に照射される照明光束の光量を大きくして投写画像の明るさを明るくすることが可能となる一方で、光量調整装置によって周辺部分における照明光束の通過光量を小さくすることで、電気光学変調装置に照射される照明光束の平均入射角度を小さくして投写画像のコントラストを向上させることが可能となるため、使用環境に応じてコントラストと明るさとを最適化することが可能となる。

また、本発明のプロジェクタによれば、光量調整装置として反射型の光量調整装置を用いているため、周辺部分における照明光束の通過光量を小さくしてコントラストを向上させた場合においても、光量調整装置を通過できずに本来利用することができなかった照明光束をリフレクタに戻して再利用することが可能となるため、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

さらにまた、本発明のプロジェクタによれば、光量調整装置は、略平行な照明光束を反射するため、照明光束は小さな入射角度をもって光量調整装置で反射され、ほぼもとの軌跡を辿ってリフレクタに戻されるようになり、光利用効率の低下を十分に抑制することが可能となる。

その結果、本発明のプロジェクタは、プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、本発明のプロジェクタによれば、プロジェクタを、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置を備えているため、モード選択装置により選択されたモードに応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを容易に最適化することが可能となる。

モード選択装置は、使用者の操作によって、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードでプロジェクタを動作させるかを選択するものであってもよいし、表示しようとするコンテンツの内容を検出するとともに、検出されたコンテンツの内容に基づいてプロジェクタを明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを自動的に選択するものであってもよい。

本発明のプロジェクタにおいては、前記光源装置は、発光管及び前記発光管からの光を反射する放物面リフレクタを有する光源装置であってもよいし、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照明光束を前記第１レンズアレイに導く凹レンズを有する光源装置であってもよい。

本発明のプロジェクタにおいては、前記光量調整装置は、中央部に開口部を有する反射型の固定絞りと、前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記固定絞りを前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間の光路内に挿入し、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときには、前記固定絞りを前記光路内から離脱させる固定絞り挿脱制御装置とを有することが好ましい。

このように、反射型の固定絞りを用いて光量調整を行うことにより、光量調整装置としての反射率を高くすることが可能となり、コントラストを向上させた場合において光利用効率の低下をさらに十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

本発明のプロジェクタにおいては、前記凹レンズは、凹面からなる光入射面及び平面からなる光射出面を有する凹レンズであり、前記光量調整装置は、前記凹レンズと同一の形状を有し、中央部に開口部を有する反射膜が光射出面に形成された他の凹レンズと、前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記凹レンズを前記楕円面リフレクタと前記第１レンズアレイとの間の光路内から離脱させるとともに前記他の凹レンズを前記光路内に挿入し、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときには、前記他の凹レンズを前記光路内から離脱させるとともに前記凹レンズを前記光路内に挿入する凹レンズ挿脱制御装置とを有することが好ましい。

このように、反射膜が光射出面に形成された他の凹レンズを用いて光量調整を行うことにより、光量調整装置としての反射率を高くすることが可能となり、コントラストを向上させた場合において光利用効率の低下をさらに十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

本発明のプロジェクタは、前記光量調整装置は、前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間の光路内に配置され、中央部に面積可変の開口部を有する反射型の可変絞りと、前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときよりも、前記開口部の面積が小さくなるように前記可変絞りの絞り状態を制御する可変絞り制御装置とを有することが好ましい。

このように、中央部に面積可変の開口部を有する可変絞りを用いて光量調整を行うことにより、固定絞りや凹レンズを光路内に挿入したり光路内から離脱させたりするための大掛かりな機構を備えることが不要となり、プロジェクタを大型化させることもなくなる。

また、中央部に面積可変の開口部を有する可変絞りを用いて光量調整を行うことにより、高速で光量調整を行うことが可能となり、高速でモード変更を行うことが可能となる。

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反射手段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まで覆うような大きさにリフレクタの大きさを設定することを必要とせず、リフレクタの小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、リフレクタが楕円面リフレクタである場合には、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、照明装置における各光学要素の大きさをさらに小さくすることができ、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。

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）は固定絞り１６４が光源装置１１０と第１レンズアレイ１２０との間の光路内に挿入されたときのプロジェクタ１０００の光学系を上面から見た図であり、図１（ｂ）は固定絞り１６４が当該光路内から離脱したときのプロジェクタ１０００の光学系を上面から見た図であり、図１（ｃ）は固定絞り１６４が当該光路内に挿入されたときの第１レンズアレイ１２０を固定絞り１６４側から見た図であり、図１（ｄ）は固定絞り１６４が当該光路内から離脱したときの第１レンズアレイ１２０を見た図である。

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、緑及び青の３つの色光に分離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とを備えるプロジェクタである。

照明装置１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、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を有する第２レンズアレイ１３０と、照明光束を略１種類の直線偏光に変換するための偏光変換素子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。

光源装置１１０は、リフレクタとしての楕円面リフレクタ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の反射凹面と対向する反射面を有する補助ミラー１１６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凹レンズ１１８とを有している。光源装置１１０は、照明光軸１００ａｘを中心軸とする光束を射出する。

発光管１１２は、管球と、この管球の両側に延びる封止部とを有している。管球は、球状に形成された石英ガラス製であって、この管球内に配置された一対の電極と、管球内に封入された水銀、希ガス及び少量のハロゲンとを有する。発光管としては、高輝度発光する種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。

楕円面リフレクタ１１４は、発光管１１２の一方の封止部が挿通・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一定方向に揃えて射出する反射凹面とを有している。

補助ミラー１１６は、発光管１１２の管球の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１１４の凹面と対向して配置される反射部材である。補助ミラー１１６は、発光管１１２の他方の封止部に挿通・固着されている。補助ミラー１１６の反射面は、発光管１１２の管球の球面に倣う凹曲面状に形成されている。

凹レンズ１１８は、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、凹レンズ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。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。

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。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１１０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。

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における画像形成領域近傍に重畳させる光学素子である。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す重畳レンズ１５０は１枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。

光源装置１１０と第１レンズアレイ１２０との間には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１６０が配置されている。なお、光量調整装置１６０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）及び図（ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、リレーレンズ２６０，２７０とを有している。色分離導光光学系２００は、照明装置１００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。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。光路前段に配置されるダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過するミラーである。光路後段に配置されるダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過するミラーである。

ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光成分は、反射ミラー２３０により曲折され、集光レンズ３００Ｒを介して赤色光用の液晶装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。

集光レンズ３００Ｒは、重畳レンズ１５０からの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。他の液晶装置４００Ｇ，４００Ｂの光路前段に配設される集光レンズ３００Ｇ，３００Ｂも、集光レンズ３００Ｒと同様に構成されている。

ダイクロイックミラー２１０を通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２２０によって反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、ダイクロイックミラー２２０を透過し、入射側レンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０及び集光レンズ３００Ｂを通過して青色光用の液晶装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶装置４００Ｂまで導く機能を有している。

なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０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の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。

液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した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、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ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応じて、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。

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。

以下、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における光量調整装置１６０について詳細に説明する。

図２は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における光量調整装置１６０を説明するために示す図である。図３は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００におけるモード選択機能を説明するために示す図である。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図２に示すように、プロジェクタを、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置７００と、モード選択装置７００によって選択されたモードに応じて、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１６０とを備えている。

光量調整装置１６０は、図１及び図２に示すように、中央部に開口部１６６を有する反射型の固定絞り１６４と、モード選択装置７００でコントラスト優先モードが選択されたときには、固定絞り１６４を凹レンズ１１８と第１レンズアレイ１２０との間の光路内に挿入し、モード選択装置７００で明るさ優先モードが選択されたときには、固定絞り１６４を当該光路内から離脱させる固定絞り挿脱制御装置１６２とを有している。

固定絞り１６４は、ステンレス系の材料により成形され、凹レンズ１１８と対向する表面にはアルミコート又は銀コートが施され、第１レンズアレイ１２０と対向する表面には光を吸収して乱反射を防止するための黒色塗料等が塗布されている。なお、固定絞り１６４における一方の表面に施したアルミコート又は銀コートの表面に、さらに増反射コートを施してもよい。

固定絞り１６４が凹レンズ１１８と第１レンズアレイ１２０との間の光路内に挿入された場合、凹レンズ１１８の周辺部を通過した光は入射角度が略０°で固定絞り１６４へ入射する。従って、固定絞り１６４で反射された光はほぼもとの軌跡を辿って楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍へと戻る。固定絞り１６４で反射され楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍へと戻った光は、発光管１１２内の電極間の放電アークを通過し再び発光管１１２から放射される。

実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、以上のように構成されているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１６０を備えているため、固定絞り１６４によって周辺部分における照明光束の通過光量を大きくすることで、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに照射される照明光束の光量を大きくして投写画像の明るさを明るくすることが可能となる一方で、固定絞り１６４によって周辺部分における照明光束の通過光量を小さくすることで、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに照射される照明光束の平均入射角度を小さくして投写画像のコントラストを向上させることが可能となる。このため、使用環境に応じてコントラストと明るさとを最適化することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、光量調整装置として反射型の固定絞り１６４を有する光量調整装置１６０を用いているため、周辺部分における照明光束の通過光量を小さくしてコントラストを向上させた場合においても、固定絞り１６４を通過できずに本来利用することができなかった照明光束を楕円面リフレクタ１１４に戻して再利用することが可能となり、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

さらにまた、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、光量調整装置１６０における固定絞り１６４は、光源装置１１０から射出された略平行な照明光束を反射するため、照明光束は小さな入射角度をもって固定絞り１６４で反射され、ほぼもとの軌跡を辿って楕円面リフレクタ１１４に戻されるようになり、光利用効率の低下を十分に抑制することが可能となる。

その結果、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、プロジェクタを、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置７００を備えているため、モード選択装置７００により選択されたモードに応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを容易に最適化することが可能となる。

モード選択装置７００は、使用者の操作によって、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードでプロジェクタを動作させるかを選択するものであってもよいし、表示しようとするコンテンツの内容を検出するとともに、検出されたコンテンツの内容に基づいてプロジェクタを明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを自動的に選択するものであってもよい。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、反射型の固定絞り１６４を用いて光量調整を行うことにより、光量調整装置としての反射率を高くすることが可能となり、コントラストを向上させた場合において光利用効率の低下をさらに十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、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が設けられているため、発光管１１２から被照明領域側に放射される光が発光管１１２に向けて反射されるようになる。このため、発光管１１２の被照明領域側端部まで覆うような大きさに楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることが可能となる。

また、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができるため、照明装置における各光学要素の大きさをさらに小さくすることができ、プロジェクタのさらなる小型化を図ることが可能となる。

〔実施形態２〕
図４は、実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａを説明するために示す図である。図４（ａ）は凹レンズ１１８が楕円面リフレクタ１１４と第１レンズアレイ１２０との間の光路内から離脱するとともに他の凹レンズ１７４が当該光路内に挿入されたときのプロジェクタ１０００ａの光学系を上面から見た図であり、図４（ｂ）は他の凹レンズ１７４が当該光路内から離脱するとともに凹レンズ１１８が当該光路内に挿入されたときのプロジェクタ１０００ａの光学系を上面から見た図であり、図４（ｃ）は凹レンズ１１８が楕円面リフレクタ１１４と第１レンズアレイ１２０との間の光路内から離脱するとともに他の凹レンズ１７４が当該光路内に挿入されたときの第１レンズアレイ１２０を他の凹レンズ１７４側から見た図であり、図４（ｄ）は他の凹レンズ１７４が当該光路内から離脱するとともに凹レンズ１１８が当該光路内に挿入されたときの第１レンズアレイ１２０を凹レンズ１１８側から見た図である。図５は、実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａにおける光量調整装置を説明するために示す図である。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａは、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、光量調整装置の構成が異なっている。
すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａは、図４及び図５に示すように、光量調整装置として、凹レンズ１１８と同一の形状を有し、中央部に開口部１７６を有する反射膜１７８が光射出面に形成された他の凹レンズ１７４と、モード選択装置７００でコントラスト優先モードが選択されたときには、凹レンズ１１８を楕円面リフレクタ１１４と第１レンズアレイ１２０との間の光路内から離脱させるとともに他の凹レンズ１７４を当該光路内に挿入し、モード選択装置７００で明るさ優先モードが選択されたときには、他の凹レンズ１７４を当該光路内から離脱させるとともに凹レンズ１１８を当該光路内に挿入する凹レンズ挿脱制御装置１７２とを有する光量調整装置１７０を備えている。
反射膜１７８としては、アルミコート又は銀コートを採用することができる。

このように、実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａは、光量調整装置の構成が実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合とは異なっているが、モード選択装置７００によって選択されたモードに応じて、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１７０を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａによれば、反射膜１７８が光射出面に形成された他の凹レンズ１７４を用いて光量調整を行うことにより、光量調整装置としての反射率を高くすることが可能となり、コントラストを向上させた場合において光利用効率の低下をさらに十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａは、光量調整装置１７０以外の構成については、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合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が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

〔実施形態３〕
図６は、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂを説明するために示す図である。図６（ａ）はコントラスト優先モードが選択されたときのプロジェクタ１０００ｂの光学系を上面から見た図であり、図６（ｂ）は明るさ優先モードが選択されたときのプロジェクタ１０００ｂの光学系を上面から見た図であり、図６（ｃ）はコントラスト優先モードが選択されたときの第１レンズアレイ１２０を可変絞り１８４側から見た図であり、図６（ｄ）は明るさ優先モードが選択されたときの第１レンズアレイ１２０を可変絞り１８４側から見た図である。図７は、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂにおける光量調整装置１８０を説明するために示す図である。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂは、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、光量調整装置の構成が異なっている。
すなわち、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂは、図６及び図７に示すように、光量調整装置として、凹レンズ１１８と第１レンズアレイ１２０との間の光路内に配置され、中央部に面積可変の開口部を有する反射型の可変絞り１８４と、モード選択装置７００でコントラスト優先モードが選択されたときには、モード選択装置７００で明るさ優先モードが選択されたときよりも、開口部の面積が小さくなるように可変絞り１８４の絞り状態を制御する可変絞り制御装置１８２とを有する光量調整装置１８０を備えている。

可変絞り１８４は、図６に示すように、複数の絞り羽根１８６と、複数の絞り羽根１８６を保持する保持枠とを有している。絞り羽根１８６は、例えばステンレス系の薄い金属板からなり、凹レンズ１１８と対向する表面にはアルミコート又は銀コートが施され、第１レンズアレイ１２０と対向する表面には光を吸収して乱反射を防止するための黒色塗料等が塗布されている。なお、絞り羽根１８６における一方の表面に施したアルミコート又は銀コートの表面に、さらに増反射コートを施してもよい。

このように、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂは、光量調整装置の構成が実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合とは異なっているが、モード選択装置７００によって選択されたモードに応じて、第１レンズアレイ１２０に向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置１８０を備えているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、プロジェクタの使用環境に応じて光量調整を行うことでコントラストと明るさとを最適化することが可能で、かつ、コントラストを向上させた場合においても光利用効率の低下を十分に抑制することが可能なプロジェクタとなる。

また、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂによれば、中央部に面積可変の開口部を有する可変絞り１８４を用いて光量調整を行うことにより、固定絞りや凹レンズを光路内に挿入したり光路内から離脱させたりするための大掛かりな機構を備えることが不要となり、プロジェクタを大型化させることもなくなる。

また、実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂによれば、中央部に面積可変の開口部を有する可変絞り１８４を用いて光量調整を行うことにより、高速で光量調整を行うことが可能となり、高速でモード変更を行うことが可能となる。

実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂは、光量調整装置１８０以外の構成については、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合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が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

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。

（１）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００ｂは、透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型の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、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型液晶表示装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。

（２）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００ｂ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、入射光を画像情報に応じて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。

（３）上記実施形態１又は実施形態３に係るプロジェクタ１０００，１０００ｂは、発光管１１２、楕円面リフレクタ１１４及び凹レンズ１１８を有する光源装置１１０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。発光管及び放物面リフレクタを有する光源装置を用いることもできる。

（４）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００ｂは、発光管から被照明領域側に射出される光を発光管に向けて反射する反射手段としての補助ミラーが取り付けられた発光管１１２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。補助ミラーが取り付けられていない発光管を用いることもできる。

（５）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。

（６）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００ｂ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。

（７）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。

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。 実施形態１に係るプロジェクタ１０００における光量調整装置１６０を説明するために示す図。 実施形態１に係るプロジェクタ１０００におけるモード選択機能を説明するために示す図。 実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａを説明するために示す図。 実施形態２に係るプロジェクタ１０００ａにおける光量調整装置１７０を説明するために示す図。 実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂを説明するために示す図。 実施形態３に係るプロジェクタ１０００ｂにおける光量調整装置１８０を説明するために示す図。

符号の説明

１００，１００ａ，１００ｂ…照明装置、１００ａｘ，１００ａａｘ，１００ｂａｘ…照明光軸、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…補助ミラー、１１８…凹レンズ、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、１６０，１７０，１８０…光量調整装置、１６２…固定絞り挿脱制御装置、１６４…固定絞り、１６６…開口部、１７２…凹レンズ挿脱制御装置、１７４…他の凹レンズ、１７６…開口部、１７８…反射膜、１８２…可変絞り制御装置、１８４…可変絞り、１８６…絞り羽根、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７００…モード選択装置、１０００，１０００ａ，１０００ｂ…プロジェクタ、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (7)

1. 被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置、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、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レンズアレイ並びに前記複数の第２小レンズ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を有する照明装置と、
   前記照明装置から射出される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って変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタであって、
   前記プロジェクタを、明るさ優先モードとコントラスト優先モードとのいずれのモードで動作させるかを選択するモード選択装置と、
   前記モード選択装置によって選択されたモードに応じて、前記第１レンズアレイに向かって進行する照明光束のうち周辺部分における照明光束の通過光量を調整する反射型の光量調整装置とをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記光源装置は、発光管及び前記発光管からの光を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を特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   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照明光束を前記第１レンズアレイに導く凹レンズを有する光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記光量調整装置は、
   中央部に開口部を有する反射型の固定絞りと、
   前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記固定絞りを前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間の光路内に挿入し、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときには、前記固定絞りを前記光路内から離脱させる固定絞り挿脱制御装置とを有することを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
   前記凹レンズは、凹面からなる光入射面及び平面からなる光射出面を有する凹レンズであり、
   前記光量調整装置は、
   前記凹レンズと同一の形状を有し、中央部に開口部を有する反射膜が光射出面に形成された他の凹レンズと、
   前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記凹レンズを前記楕円面リフレクタと前記第１レンズアレイとの間の光路内から離脱させるとともに前記他の凹レンズを前記光路内に挿入し、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときには、前記他の凹レンズを前記光路内から離脱させるとともに前記凹レンズを前記光路内に挿入する凹レンズ挿脱制御装置とを有することを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
   前記光量調整装置は、
   前記光源装置と前記第１レンズアレイとの間の光路内に配置され、中央部に面積可変の開口部を有する反射型の可変絞りと、
   前記モード選択装置でコントラスト優先モードが選択されたときには、前記モード選択装置で明るさ優先モードが選択されたときよりも、前記開口部の面積が小さくなるように前記可変絞りの絞り状態を制御する可変絞り制御装置とを有することを特徴とするプロジェクタ。
7. 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反射手段が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。