JP2009103793A - プロジェクタ装置 - Google Patents
プロジェクタ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009103793A JP2009103793A JP2007273649A JP2007273649A JP2009103793A JP 2009103793 A JP2009103793 A JP 2009103793A JP 2007273649 A JP2007273649 A JP 2007273649A JP 2007273649 A JP2007273649 A JP 2007273649A JP 2009103793 A JP2009103793 A JP 2009103793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- beam splitter
- polarization
- liquid crystal
- crystal display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】偏光ビームスプリッタの反射防止膜コートが施された面を、目視で容易に判別することができるプロジェクタ装置の提供。
【解決手段】偏光ビームスプリッタ223の4つの側面の内の、照明光学系222からの光が入射する第1の面、偏光分離面223aで偏光分離された照明光を反射型液晶表示素子224へと出射する第2の面、および偏光分離面223aで偏光分離した光を投影光学系225へと出射する第3の面に反射防止膜ARを形成し、偏光分離面223aに直交する端面にマーキング223bを形成したことにより、組み付け時に反射防止膜ARが形成された面を容易に判別することができる。
【選択図】図2
【解決手段】偏光ビームスプリッタ223の4つの側面の内の、照明光学系222からの光が入射する第1の面、偏光分離面223aで偏光分離された照明光を反射型液晶表示素子224へと出射する第2の面、および偏光分離面223aで偏光分離した光を投影光学系225へと出射する第3の面に反射防止膜ARを形成し、偏光分離面223aに直交する端面にマーキング223bを形成したことにより、組み付け時に反射防止膜ARが形成された面を容易に判別することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、小型のプロジェクタ装置に関する。
従来、デジタルカメラ等に搭載される小型のプロジェクタ装置がある(例えば、特許文献1参照)。プロジェクタ装置では、光源部からの照明光を偏光ビームスプリッタを介して反射型液晶表示素子に入射させるようにしている。
特開2005−250392号公報
ところで、偏光ビームスプリッタの光が入射および出射する面には、光の利用効率向上のために反射防止膜がコートされる場合が多い。しかしながら、偏光ビームスプリッタをユニットに組み付ける際に、反射防止膜コートが施された面を目視で区別するのは難しく、組み付けミスや作業性低下という問題があった。
請求項1の発明は、偏光分離面に直交する2つの端面と、それらの端面に垂直な4つの側面とを有する直方体形状の偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタのいずれか一つの側面に対向配置された光源と、光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置され、光源から出射された照明光を略平行光に変換して偏光ビームスプリッタに入射する照明光学系と、偏光ビームスプリッタの偏光分離面で偏光分離された照明光を変調光に変調して偏光ビームスプリッタへと出射する反射型液晶表示素子と、変調光を偏光分離面で偏光分離した光を結像して投影像を形成する投影光学系とを備えるプロジェクタ装置に適用され、4つの側面の内の、照明光学系からの光が入射する第1の面、偏光分離面で偏光分離された照明光を反射型液晶表示素子へと出射する第2の面、および偏光分離面で偏光分離した光を投影光学系へと出射する第3の面に反射防止膜を形成し、偏光分離面に直交する端面にマーキングを形成したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載のプロジェクタ装置において、マーキングを、端面の偏光分離面から最も遠い角部近傍に形成するようにしたものである。
請求項3の発明は、偏光分離面に直交する2つの端面と、それらの端面に垂直な4つの側面とを有する直方体形状の偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタのいずれか一つの側面に対向配置された光源と、記光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置され、光源から出射された照明光を略平行光に変換して偏光ビームスプリッタに入射する照明光学系と、偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した照明光を変調光に変調して偏光ビームスプリッタへと出射する反射型液晶表示素子と、変調光を偏光分離面で偏光分離した光を結像して投影像を形成する投影光学系とを備えるプロジェクタ装置に適用され、4つの側面の内の、照明光学系からの光が入射する第1の面、偏光分離面で偏光分離された照明光を反射型液晶表示素子へと出射する第2の面、および偏光分離面で偏光分離した光を投影光学系へと出射する第3の面に反射防止膜を形成し、偏光ビームスプリッタの稜の一つであって、偏光ビームスプリッタの第2の面に対向する面と第1の面とが交わる稜に面取りを施したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載のプロジェクタ装置において、少なくとも照明光学系、偏光ビームスプリッタおよび投影光学系を収納するプロジェクタケーシングを備え、プロジェクタケーシングは、偏光ビームスプリッタの面取り部分と係合する係合部を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のプロジェクタ装置において、マーキングを、端面の偏光分離面から最も遠い角部近傍に形成するようにしたものである。
請求項3の発明は、偏光分離面に直交する2つの端面と、それらの端面に垂直な4つの側面とを有する直方体形状の偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタのいずれか一つの側面に対向配置された光源と、記光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置され、光源から出射された照明光を略平行光に変換して偏光ビームスプリッタに入射する照明光学系と、偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した照明光を変調光に変調して偏光ビームスプリッタへと出射する反射型液晶表示素子と、変調光を偏光分離面で偏光分離した光を結像して投影像を形成する投影光学系とを備えるプロジェクタ装置に適用され、4つの側面の内の、照明光学系からの光が入射する第1の面、偏光分離面で偏光分離された照明光を反射型液晶表示素子へと出射する第2の面、および偏光分離面で偏光分離した光を投影光学系へと出射する第3の面に反射防止膜を形成し、偏光ビームスプリッタの稜の一つであって、偏光ビームスプリッタの第2の面に対向する面と第1の面とが交わる稜に面取りを施したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載のプロジェクタ装置において、少なくとも照明光学系、偏光ビームスプリッタおよび投影光学系を収納するプロジェクタケーシングを備え、プロジェクタケーシングは、偏光ビームスプリッタの面取り部分と係合する係合部を有する。
本発明によれば、偏光ビームスプリッタの反射防止膜コートが施された面を、目視で容易に判別することができる。
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明によるプロジェクタ装置は、カメラや携帯機器等に搭載される超小型のプロジェクタ装置に関するものである。図1は本実施の形態のプロジェクタ装置が搭載されたデジタルカメラを示す図である。デジタルカメラ1は本体部10と鏡筒部20とを有しており、鏡筒部30は不図示の連結機構により本体部10に対して回転可能に設けられている。
図1(a)は、本体部10に対して鏡筒部20を回転させていない状態の非使用状態を示している。本体部10の上面には、電源スイッチ106、撮影動作を行う際に操作するレリーズボタン107、プロジェクタ装置(以下ではプロジェクタユニットと呼ぶ)22のオンオフ操作を行うPJボタン108が配置されている。
図1(b)は、本体部10に対して鏡筒部20を90度回転した投射状態を示している。鏡筒部20には撮像素子を備える撮影ユニット21と、プロジェクタユニット22とが設けられている。撮影ユニット21の撮影レンズ210は、図1(a)の状態における鏡筒20の上端側に設けられている。一方、プロジェクタユニット22の投影窓22aは鏡筒20の底面側に設けられている。鏡筒20を回転して投影窓22aカメラ前方に向け、PJボタンをオン操作すると投影画像がカメラ前方に投射される。
なお、プロジェクタユニット22により投影される画像は、本体部10に設けられた記録媒体に記憶されている画像データや、撮影ユニット21により撮影された画像データなどに基づくものである。
図2は、プロジェクタユニット22の概略構成を示す図である。プロジェクタユニット22は、高輝度白色LED等の光源221と、集光レンズ222と、偏光ビームスプリッタ(PBS)223と、液晶表示素子224と、投影レンズ225と、マスク228と、これらを収容するケース226とを備えている。液晶表示素子224は、PBS223の側面(照明光出射面)に密着するように設けられている。液晶表示素子224には、LCOS等の反射型液晶パネルが用いられている。本実施形態の液晶表示素子224はカラータイプの反射型液晶パネルであって、色フィルタを備えた受光素子が2次元的に配列されている。
なお、本実施の形態では、図2に示すPBS223の紙面に垂直な面を側面と称し、4つの側面に垂直な面を端面と称することにする。このようなPBS223は、偏光分離膜を挟むように一対の三角柱を貼り合わせることにより形成することができる。偏光分離面223aはPBS223の両端面に対して垂直に形成され、液晶表示素子224はPBS223の側面に設けられる。
集光レンズ222は、光源221からの光を略平行光にしてPBS223へ入射させる。PBS223には照明光の入射光軸に対して45度傾いた偏光分離膜223aが形成されており、PBS223に入射した光のP偏光が偏光分離膜223aを透過して液晶表示素子224を照明する。
液晶表示素子224に入射した光は、液晶層を進行して液晶表示素子224の反射電極で反射され、液晶層を逆行して液晶表示素子224から射出される。電圧が印加された液晶層は位相板として機能するので、電圧が印加された画素領域に入射したはP偏光は、液晶表示素子224を出射するときにはS偏光となっており、電圧が印加されていない画素領域からはP偏光が出射されることになる。例えば、液晶表示素子224に白黒画像が表示されている場合、白領域ではP偏光がS偏光に変調され、黒領域からはP偏光が出射される。
なお、光学ガラスは一般的に4〜8%程度の反射のロスが有るので、PBS223の入出射面で光量がロスするのを防止するために、図2の符号ARで示す面に反射防止膜をコートする。その結果、PBS223の各面における光量ロスを防ぎ、高い透過率を得ることができる。反射防止膜には、例えば、誘電体多層膜などが用いられ、各面において透過光量が5%程度向上する。PBS223の端面には、組立時のPBS223の配置を確認するためのマーキング223bが形成されている。
このように、液晶表示素子224に入射したP偏光は、表示されている画像に応じて変調作用を受ける。液晶表示素子224から出射された変調光はPBS223へ再び入射し、偏光分離膜223aによって偏光分離される。すなわち、変調光の内のP偏光は偏光分離膜223aを透過し、S偏光が偏光分離膜223aにより投影レンズ225の方向へと反射される。偏光分離膜223aで反射されたS偏光は、投影レンズ225により投影面上に結像される。
図3は液晶表示素子224の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。LCOS表示素子の場合、液晶層を反射電極が形成されたシリコン基板231と透明電極が形成されたガラス基板230とで挟み込んだ構造を有している。光源221からの光はガラス基板側から入射する。232はフレキシブルプリント基板(FPC)であり、接合部234は樹脂等によりモールドされている。
ここで、表示領域240の長辺を符号240aで示し、短辺を符号240bで示す。そして、図3に示すように、液晶表示素子224において長辺240aがある側を長辺側と呼び、短辺240bがある側を短辺側と呼ぶことにする。破線で示す矩形領域が表示領域240であり、この表示領域240内に投影像に対応する画像が表示される。本実施の形態では、FPC232の接合部234は液晶表示素子224の長辺側に設けられており、ガラス基板230やシリコン基板231の縁よりも外側に突出するように形成されている。
図4(a)は、液晶表示素子224に表示される画像と、投影画像との関係を示す図である。投影面に正立の矩形投影像が投影されるように、表示領域240の長辺240aと投影画像の長辺とが平行となるように液晶表示素子224が配置されている。このような配置とすることにより、プロジェクタユニット22の部品点数の削減および小型化を図ることができる。例えば、図4(a)において、投影画像の長辺に対して表示領域240の短辺240bが直交するように液晶表示素子224を配置した場合、投影面に図4(b)のような正立画像を投影するためには、画像を90度回転するような光学系を設けなければならず、部品点数の増加およびプロジェクタユニットの大型化を招く。
なお、図2および図4(a)に示す液晶表示素子224の配置は、偏光分離膜223aで分離したP偏光を照明光として用いる場合の構成である。一方、S偏光を照明光として用いる場合には、図4(b)に示すように、PBS223を挟んで投影レンズ225と対向する位置に液晶表示素子224を配置する。この場合も、表示領域240の長辺240aと投影画像の長辺とが平行となるように液晶表示素子224を配置することで、図4(a)に示す場合と同様の作用効果を奏することができる。
ところで、集光レンズ222は光源221から出射された光を平行光とする光学素子であるが、本実施の形態のように超小型のプロジェクタユニット22の場合、光源221とPBS223との距離が非常に小さくなる。そのため、照明光を理想的な平行光とするのは困難になり、図5に示すように、斜めに出射する光を有する円錐状の光線となってしまう。図5において、(a)はPBSを挟んで液晶表示素子224と光源221とを対向するように配置して、照明光としてP偏光を用いる場合を示し、(b)は照明光としてS偏光を用いる場合を示す。
また、光源221が図6に示すような面光源であった場合には、平行光とはなり得ない。図6は光源221が面光源であった場合を示したものであり、面光源の左右両端を出射して表示素子の一点に入射する光は、PBSの偏光分離膜に入射する際の入射角が互いに異なる。図6においても図5の場合と同様に、(a)は照明光としてP偏光を用いる場合を示し、(b)はS偏光を用いる場合を示す。
《シェーディングの低減》
図5(a)において、実線で示す液晶表示素子224Aは、表示領域240の短辺240bの延在方向が図の左右方向になるように配置した場合を示す。一方、二点差線で示す液晶表示素子224Bは、表示領域24の長辺240aの延在方向が左右方向になるように配置した場合を示す。また、光線L11,L12は、液晶表示素子224Aの表示領域240の左右境界部分(長辺240aの部分)に入射する照明光を示す。一方、光線L21,L22は、液晶表示素子224Bの表示領域240の左右境界部分(短辺240bの部分)に入射する照明光を示す。
《シェーディングの低減》
図5(a)において、実線で示す液晶表示素子224Aは、表示領域240の短辺240bの延在方向が図の左右方向になるように配置した場合を示す。一方、二点差線で示す液晶表示素子224Bは、表示領域24の長辺240aの延在方向が左右方向になるように配置した場合を示す。また、光線L11,L12は、液晶表示素子224Aの表示領域240の左右境界部分(長辺240aの部分)に入射する照明光を示す。一方、光線L21,L22は、液晶表示素子224Bの表示領域240の左右境界部分(短辺240bの部分)に入射する照明光を示す。
図3に示したように、液晶表示素子224の表示領域240は長方形であるため、光線L11,L12、L21,L22が偏光分離膜223aに入射する際のそれらの開き角(光軸Jに対する傾き角度)は、短辺240b部分に入射する光線L21,L22の方が、長辺240a部分に入射する光線L11,L12、L21よりも大きくなる。
ところで、PBS223の偏光分離性能は偏光分離膜223aに入射する際の光線の角度によって変化する。図7は、光線の角度αと偏光分離性能との関係を説明する図である。図7(b)は、入射光と偏光分離膜223aとの角度αが35度の場合と55度の場合における、P偏光透過率の一例を模式的に示したものである。
α=55度の場合は、波長450nm〜700nmの範囲で透過率はほぼ一定となっているが、α=35度の場合には、波長が700nmから600nmまで減少すると透過率も減少し、波長450nm〜600nmではほぼ一定の値となる。そのため、液晶表示素子224上では同一色領域であっても、α=35度の光が入射して投影される領域の色は、α=55度の光が入射して投影される領域の色よりも赤色を帯びた像となる。このような色つき現象は、一般的にシェーディングと呼ばれる。
図7(b)に示した関係は、図8の太線矢印L100で示すyz面内における角度、すなわち、表示領域240の短辺240bの延在方向の開き角に関して示したものである。一方、図8の細線矢印L200で示すxz面内における角度、すなわち、表示領域240の長辺240aの延在方向の開き角に対しては、yz面内の場合に比べて透過率に対する角度の影響の度合いが小さい。
そこで、本実施の形態では、表示領域240の幅が広い長辺延在方向を偏光分離面223aの延在方向(x方向)と一致させるように、液晶表示素子224を配置する。すなわち、表示領域240の長辺240aはx方向に延在し、短辺240bはy方向に延在する。このように配置することにより、シェーディングの影響が大きなy方向の開き角を小さく抑えることができ、シェーディングを効果的に抑えることができる。
《ゴースト防止》
図9は、小型化によりPBS223を小さくした場合に問題となる、ゴーストの発生を説明する図である。光源221を点光源と仮定した場合、光源221から出射された光の内、斜め方向に出射された光の一部(L300)は、PBS223に入射した後にPBS223の側面で全反射され、符号Aで示す範囲(全反射光出射領域)から出射される。このPBSブロック内で全反射された光L300が液晶表示素子224の表示領域240に入射すると、液晶表示素子224で反射された後に偏光分離膜223aによって投影レンズ225の方向へと反射され、ゴーストの原因となる。
《ゴースト防止》
図9は、小型化によりPBS223を小さくした場合に問題となる、ゴーストの発生を説明する図である。光源221を点光源と仮定した場合、光源221から出射された光の内、斜め方向に出射された光の一部(L300)は、PBS223に入射した後にPBS223の側面で全反射され、符号Aで示す範囲(全反射光出射領域)から出射される。このPBSブロック内で全反射された光L300が液晶表示素子224の表示領域240に入射すると、液晶表示素子224で反射された後に偏光分離膜223aによって投影レンズ225の方向へと反射され、ゴーストの原因となる。
そのため、このようなゴーストを避けるためには、全反射光が出射される範囲Aよりも内側の領域に表示領域240が入るように、PBS223の寸法を設定する必要がある。図9において、光源211と液晶表示素子224との距離が一定である場合、PBS223の図示左右方向の幅寸法が小さくなるほど全反射光が入射する範囲の寸法が大きくなり、逆に幅寸法を大きくすると、全反射光が入射する範囲の寸法が小さくなる。
図10は、図9の全反射部分の拡大図である。ただし、表示領域の境界を示す破線の位置を、PBS223の側面の位置と一致するように変更した。この場合、図10の二点差線で示すように、PBS223の側面を図示左方向に距離A/2だけ移動すると、すなわち、PBS223の左右幅寸法をAだけ大きく設定すると、側面で全反射された光が液晶表示素子224の表示領域240に入射するのを防止できる。符号Aで示す部分の寸法は、表示領域の寸法と、図9の円錐状に発散する照明光の発散点から表示領域までの距離とに基づいて推定することができる。
図11は、図8に示すPBS223および液晶表示素子224をz軸のマイナス方向から見た図である。BPS223の長辺方向(図示左右方向)および短辺方向(図示上下方向)の寸法をx0,y0とする。すなわちPBS223が直方体の場合を考える。そして、寸法x0が表示領域240の長辺240aの寸法x1と等しいと仮定した場合の、全反射光が入射する範囲Aの寸法をAxとする。そのため、寸法x0を次式(1)のように設定すれば、全反射光が表示領域240に入射せず、長辺方向に関するゴーストの発生を防止することができる。すなわち、図11のx2は、x2>Ax/2のように設定される。
x0>x1+Ax/2 …(1)
同様に、短辺方向の寸法y0が表示領域240の短辺240bの寸法y1と等しいと仮定した場合の、全反射光が入射する範囲Aの寸法をAyとする。そして、寸法y0を次式(2)のように設定すれば、全反射光が表示領域240に入射せず、短辺方向に関するゴーストの発生を防止することができる。すなわち、図11のy2は、y2>Ay/2のように設定される。なお、図10からも分かるように、短辺方向の方が範囲Aが大きくなるので、Ay>Axとなっている。
同様に、短辺方向の寸法y0が表示領域240の短辺240bの寸法y1と等しいと仮定した場合の、全反射光が入射する範囲Aの寸法をAyとする。そして、寸法y0を次式(2)のように設定すれば、全反射光が表示領域240に入射せず、短辺方向に関するゴーストの発生を防止することができる。すなわち、図11のy2は、y2>Ay/2のように設定される。なお、図10からも分かるように、短辺方向の方が範囲Aが大きくなるので、Ay>Axとなっている。
y0>y1+Ay/2 …(2)
また、図12のようにPBS223を立方体に設定した場合、すなわちx0=y0と設定した場合、上述した長辺側のゴースト防止条件から、一辺の長さx0は式(1)のように設定される。ハッチングを施した領域が、全反射光が出射される全反射光出射領域を示す。表示領域240はx方向に比べてy方向の幅が狭いため、ゴースト防止に関して、PBS223のy方向寸法は表示領域に対して余裕のある寸法となっている。
《マスクの効果》
図13はマスク228を詳細に示す図であり、(a)は斜視図、(b)はB1−B1断面図である。なお、B1−B1断面図では液晶表示素子224もあわせて表示した。図11,12に示したように、プロジェクタユニット22の小型化のためにPBS223の小型化を図った場合でも、PBS223の照明光出射面の大きさは、少なくとも領域Ax,Ayの分だけ表示領域240よりも大きくならざるを得ない。そのため、本実施の形態では、液晶表示素子224の表示領域240の外側領域(非表示領域)に入射した光線が液晶表示素子224で反射され、その反射光がPBS223内で散乱するのを防止するために、液晶表示素子224とPBS223との間にマスク228を設けるようにしている。
また、図12のようにPBS223を立方体に設定した場合、すなわちx0=y0と設定した場合、上述した長辺側のゴースト防止条件から、一辺の長さx0は式(1)のように設定される。ハッチングを施した領域が、全反射光が出射される全反射光出射領域を示す。表示領域240はx方向に比べてy方向の幅が狭いため、ゴースト防止に関して、PBS223のy方向寸法は表示領域に対して余裕のある寸法となっている。
《マスクの効果》
図13はマスク228を詳細に示す図であり、(a)は斜視図、(b)はB1−B1断面図である。なお、B1−B1断面図では液晶表示素子224もあわせて表示した。図11,12に示したように、プロジェクタユニット22の小型化のためにPBS223の小型化を図った場合でも、PBS223の照明光出射面の大きさは、少なくとも領域Ax,Ayの分だけ表示領域240よりも大きくならざるを得ない。そのため、本実施の形態では、液晶表示素子224の表示領域240の外側領域(非表示領域)に入射した光線が液晶表示素子224で反射され、その反射光がPBS223内で散乱するのを防止するために、液晶表示素子224とPBS223との間にマスク228を設けるようにしている。
マスク228は金属板や樹脂材により形成され、マスク228の表面は、光の反射を防止する加工(例えば、黒色つや消し処理)が施されている。マスク228を設けたことで、開口228bの周囲の遮蔽部により照明光が液晶表示素子224の非表示領域に入射するの防止することができる。そのため、非表示領域が投影されるおそれがない。また、マスク228において表示領域240の短辺240b側をマスクする部分、すなわち、図13(a)の上下部分には、マスク228をPBS223に装着する際のガイド228aが形成されているので、マスク228の開口228bがPBS223の照明光出射面の所定位置に正確に位置決めされる。
なお、図13(a)に示すマスク228の場合、マスク228の左右位置はPBS223が収納されるケース226のケース壁面によって位置決めされる。もちろん、図13(a)の二点差線で示すようにガイド228aをマスク228の左右位置(表示領域長辺240a側)にも設け、ガイド228aによりマスク228の上下左右の位置決めを行うようにしても良い。なお、マスク228は、接着によりPBS223に貼り付けても良いし、ケース226側にマスク228を装着し、そのマスク228のガイド228aの間にPBS223を落とし込むようにして組み付けるようにしても良い。
図14はマスク228の他の例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)はB2−B2断面図である。マスク228は、表示領域240の長辺240a側に設けられる一対のマスク部材によって構成される。プロジェクタユニット22の小型化のためにPBS223を極限まで小さくすると、図13(a)に示すマスク228の上下の部分の幅は、図12に示すAxと等しくなり、非常に狭くなる。そのため、組立作業時等の際にこの部分が変形しやすく、変形を起こすと組み立て作業に手間がかかることになる。
そこで、図14に示す例では、表示領域240の長辺部240aに対応する幅広の部分だけをマスクするようにした。各マスク228にはガイド228aが形成されており、マスク228はこのガイド228aによりPBS223の所定位置に位置決めされる。
《1/4波長板の配置》
ところで、直線偏光を液晶表示素子224で変調する場合、液晶表示素子224に入射した直線偏光は、90°回転した直線偏光となって出射されることが理想的である。しかし、液晶分子が完全な水平とならないプレチルト角の影響により、直線偏光が完全に90°回転することなく楕円偏光状態となって出射されることが多く、コントラスト低下を招きやすい。そこで、図15(a)のように、位相差板である1/4波長板251を液晶表示素子224とPBS223との間に設けて、液晶表示素子224から出射された楕円偏光を直線偏光にそろえることで、コントラスト向上を図ることができる。
《1/4波長板の配置》
ところで、直線偏光を液晶表示素子224で変調する場合、液晶表示素子224に入射した直線偏光は、90°回転した直線偏光となって出射されることが理想的である。しかし、液晶分子が完全な水平とならないプレチルト角の影響により、直線偏光が完全に90°回転することなく楕円偏光状態となって出射されることが多く、コントラスト低下を招きやすい。そこで、図15(a)のように、位相差板である1/4波長板251を液晶表示素子224とPBS223との間に設けて、液晶表示素子224から出射された楕円偏光を直線偏光にそろえることで、コントラスト向上を図ることができる。
なお、250a,250bは直線偏光子である。直線偏光子250aは、偏光分離膜223aを透過するP偏光(直線偏光)を光源221の光から取り出す。一方、直線偏光子250bは、PBS223から出射される光からP偏光を除去する働きをする。
シート状の直線偏光子250a,250bおよび1/4波長板251の場合、PBS223の表面に貼り付けて用いられることが多い。そこで、図15(b)に示すように、マスク228の開口部に1/4波長板251が配置される。1/4波長板251は1/4波長板として機能する光学フィルム251aの両面に粘着層251bを形成したものであり、これらの粘着層251bにより1/4波長板251のPBS223への貼り付け、および、液晶表示素子224の1/4波長板251への固定が行われる。
図13に示す構成の場合、液晶表示素子224とPBS223との間に空気層が介在するため、屈折率差が大きいためそれぞれの面で光線が反射し、光量のロスが発生する。しかし、図15(b)に示す構成では、1/4波長板251の厚さをマスク228の厚さ以上に設定することで空気層の発生を防止し、液晶表示素子224のガラス基板230(図3参照)やPBS223の光学部材と同程度の屈折率を有する粘着層251bを採用することにより、上述した反射による光量ロスを低減することができる。
また、1/4波長板251は、液晶表示素子224の表示領域240と同一形状、または、表示領域240よりも大きくマスク228の開口部よりもやや小さな矩形状に設定される。これにより、マスク228が1/4波長板251に乗り上げたり、逆に1/4波長板251がマスク228に乗り上げたりすることによる投影画像への悪影響を、防止することができる。
図16は、1/4波長板251の配置の他の例を示す図である。図16に示す例では、1/4波長板251をマスク開口部だけでなくマスク288とPBS223との間にも配置されるような大きさとした。このような形状とすることにより、マスク288のPBS223への固定を、1/4波長板251の粘着層251bにより行うようにした。この場合、1/4波長板251と液晶表示素子224との間に隙間ができるので、粘着層251bと同程度の屈折率を有する透明な部材(例えば、接着剤)をその隙間に充填するようにした。
このように、1/4波長板251と液晶表示素子224との間に接着剤等の透明部材252を充填することで、光量のロスを防止することができる。また、1/4波長板251を用いてマスク288の接着を行うことで、PBS223へのマスク取付の簡易化を図ることができる。
なお、1/4波長板251や直線偏光子250a,250bのような光学フィルムをPBS223の表面に貼り付ける場合、図15(b)のように1/4波長板251の大きさがPBS223の一面の大きさよりも小さいと、光学フィルムの縁が光って見える場合がある。そのような影響を避けるためには、図16に示すように1/4波長板251(光学フィルム)の大きさをPBS223の一面の大きさよりも大きくして、1/4波長板251の縁の部分を折り曲げるようにしてPBS223の側面側に貼り付けるのが好ましい。
特に、表示領域240の短辺240bは長辺240aに比べてPBS面の縁により近いので、投影画像に近い所に1/4波長板251の縁が光って見えることになり、このような対策が必要とされる。このように、光学フィルムがPBS223の一面よりも大きな場合には、ケース226に図17に示すような段差226aを設けることで、PBS223をケース226に収納した後の光学フィルム(1/4波長板251)の貼り付け作業が容易となる。
図17は、ケース226に組み付けられるPBS223,1/4波長板251,マスク228,液晶表示素子224の組み付け手順を示す図である。また、図18は図17のC1−C1断面図であり、(a)はPBS223および1/4波長板251が組み付けられた状態を、(b)はさらにマスク228および液晶表示素子224が組み付けられた状態を示す。ここでは、ケース226の液晶表示素子224が取り付けられる側(図17のケース上面側)に開口が形成され、PBS223をその開口からケース226内に落とし込むように装着する。PBS223はケース226内に形成された位置決め用凸部226b上に載置される。
ケース226には段差226aが形成されており、PBS223の上端はこの段差226aの上方に突出するように収納される。次いで、段差226aより突出しているPBS223の上面に、粘着層251b(図16参照)を有する1/4波長板251を貼り付ける。この場合、1/4波長板251の端をピンセット等で把持して貼り付け作業を行うわけであるが、図18(a)に示すようにケースに段差226aが形成されているので、貼り付け作業がし易い。そして、1/4波長板251の両端を折り曲げて、その部分をPBS223の側面側に貼り付ける。
その後、マスク228、液晶表示素子224の順に装着することにより、図18(b)に示すような状態となる。なお、マスク228は図13に示す形状のもので、ガイド228aは液晶表示素子224の短辺側に設けられている。
図19は図17,18に示すプロジェクタユニットの変形例を示す図であり、(a)はケース226に組み付けられたPBS223を示し、(b)は液晶表示素子224を組み付けた状態を示す。ここでは、ケース226に、液晶表示素子224のFPC232およびその接続部234のための切り欠き226dを形成した。また、図17,18の段差226aに代えて、切り欠き226cを形成した。FPC232は、切り欠き226dを介してケース226の外部に引き出される。なお、図19に示す例では、液晶表示素子224を、図17に示したように投射側にずらして配置している。
この場合も、組み付け手順は図17,18の場合と同様であり、1/4波長板251の作業性に関しても同様の効果を奏する。さらに、切り欠き226dを設けたことで、液晶表示素子224の背面とケーシング226の外面とをほぼ同一面にすることができるとともに、FPC232や接続部234の取り回しに余裕ができる。
なお、図19の切り欠き226cに代えて、図20(a)に示すような段差226eを形成することにより、液晶表示素子224をケース226に組み付ける際の長辺方向位置を、ケース226の側壁で位置決めすることが可能となる。ただし、この構成は、液晶表示素子224の長辺の寸法がPBS223の一辺より長い場合に適用される。図20(b)は、液晶表素子224の長辺側にマスク228のガイド228aを形成した場合のケース226を示したものである。この場合には、段差226aを液晶表素子224の長辺側に形成する。
《マーキングによる組立性の向上》
前述したように、PBS223の端面には、反射防止膜がコートされたAR面が分かりやすいようにマーキング223bが施されている(図2参照)。しかし、プロジェクタユニット組み付け時に、PBS223のどの面に反射防止膜がコートされているかをひと目で判断するのは難しい。そのため、PBS223をケース226に組み付ける際には、このマーキング223bで配置を確認しつつPBS223の組み付けを行うことができるので、組立作業性が向上する。
《マーキングによる組立性の向上》
前述したように、PBS223の端面には、反射防止膜がコートされたAR面が分かりやすいようにマーキング223bが施されている(図2参照)。しかし、プロジェクタユニット組み付け時に、PBS223のどの面に反射防止膜がコートされているかをひと目で判断するのは難しい。そのため、PBS223をケース226に組み付ける際には、このマーキング223bで配置を確認しつつPBS223の組み付けを行うことができるので、組立作業性が向上する。
このように、PBS223の偏光分離面223aに直交する面(端面)で、かつ、ARコートが施された3面の頂点近傍にマーキングを施すことで、組立時のPBS223の方向が一義的に定められる。なお、マーキング223bの位置は、図2に示すように投影画像への影響をなるべく避ける意味で、偏光分離膜223aから最も離れた角部付近が好ましい。また、マーキング223bの形状は、例示したものに限らず種々の形状が可能である。
さらに、図17に示すように、PBS223の上端はケース226に形成された段差226aの上方に突出しているので、この突出した部分の端面にマーキング223bを設けることで、組み付け後にも正常に組み付けられているかを確認することができる。その場合、段差226aにも位置あわせのマーキング226Mを形成しておくことで、組み付けミスを防止効果がさらに向上する。
また、マーキング226の代わりに、図21(a)に示すような面取りをPBS223に形成しても良い。ただし、面取りで生じる散乱光の投影画像への影響を避けるために、PBS223の照明光が入射する面S1と偏光分離膜223aで反射された不要照明光(S偏光)が出射する面S2とが交わる稜に、面取りを形成するのが好ましい。さらに、ケース226内に形成された位置決め用凸部226bを、面取りに合わせて図21(b)に示すような形状とすることで、PBS223の誤った配置で組み付けられるのを防止することができる。もちろん、このような面取りと上述したマーキング223bとを併用しても構わない。
《FPC収容スペースの小型化について》
図3に示したように、本実施の形態では、液晶表示素子224のフレキシブルプリント基板(FPC)232を、液晶表示素子224の長辺側に設けた。立方体のPBS223を使用した場合、上述したように液晶表示素子224の長辺側には、短辺側に比べてより広い余裕スペースを得ることができる。そして、図3のようにFPC232を液晶表示素子224の長辺側に設けることで、この余裕スペースにFPC232の接続部234が配置され、接続部234がPBS223の図示右側の面よりも外側へ突出する量を低減することができる。
《FPC収容スペースの小型化について》
図3に示したように、本実施の形態では、液晶表示素子224のフレキシブルプリント基板(FPC)232を、液晶表示素子224の長辺側に設けた。立方体のPBS223を使用した場合、上述したように液晶表示素子224の長辺側には、短辺側に比べてより広い余裕スペースを得ることができる。そして、図3のようにFPC232を液晶表示素子224の長辺側に設けることで、この余裕スペースにFPC232の接続部234が配置され、接続部234がPBS223の図示右側の面よりも外側へ突出する量を低減することができる。
さらに、図22に示すように、接続部234と反対側の余裕スペースを利用して、液晶表示素子224をPBS223上で投射側へ偏らせて配置することで、接続部234がPBS面から突出するのを防止することも可能となる。図22に示す例では、液晶表示素子224と接続部234とを合わせた幅寸法x3がPBS223の一辺の長さx0よりも小さいので、表示領域240の長辺240aを全反射光出射領域の境界近傍まで近づけることで、接続部234がPBS223の図示右側の面より右側に突出するのを防止している。
このように、接続部234を液晶表示素子224の長辺側に設け、液晶表示素子224投射側へ偏らせて配置することにより、PBS223の角部分においてFPC232をより鋭角的に折り曲げることが可能となり、FPC232の収容に要するスペースをより低減することができる。なお、図5(b)に示すように、照明光のP偏光を液晶表示素子224に入射させる構成のプロジェクタユニットの場合には、液晶表示素子224を光源側に偏らせて配置すれば良い。FPC232の接続部はPBS223の右上角部に位置し、FPC232はPBS223の上面に沿って折り曲げることになる。
さらに、図22(b)の符号Eで示すPBS223の角部に面取りを施すことにより、FPC232の折り曲げの曲率半径をより大きくすることができ、FPC232を折り曲げ易くするとともに、プロジェクタユニットのより小型化を図ることができる。なお、符号Eで示す部分に面取りを形成しても、液晶表示素子224を反対側(投射側)にずらして配置しているので、投影画像への影響は殆どない。
一方、接続部234を液晶表示素子224の短辺側に配置した場合、液晶表示素子224と接続部234とを合わせた幅寸法x3がPBS223の一辺の寸法x0よりも大きくなる可能性が大であり、その場合には、FPC232の収容スペースが大きくなり、小型化に対する阻害要因となる。
《照明光の利用効率の向上》
ところで、上述した実施の形態では、液晶表示素子224に対して、照明光による照明領域300の形状は図23(a)に示すように円形となっている。これは、光源光がx方向およびy方向に等方的に出射されるとともに、集光レンズ222の屈折力もx方向およびy方向に等方的になっているためである。しかしながら、表示領域240は形状はx方向に長い長方形であるため、ハッチングを施した領域302の照明光は利用されず無駄になっている。
《照明光の利用効率の向上》
ところで、上述した実施の形態では、液晶表示素子224に対して、照明光による照明領域300の形状は図23(a)に示すように円形となっている。これは、光源光がx方向およびy方向に等方的に出射されるとともに、集光レンズ222の屈折力もx方向およびy方向に等方的になっているためである。しかしながら、表示領域240は形状はx方向に長い長方形であるため、ハッチングを施した領域302の照明光は利用されず無駄になっている。
そこで、図24に示すような照明光学系を採用して、図23(a)の照明領域300の形状を図23(b)に示すような横長の形状に変形するようにした。図24に示す照明光学系は、上述した集光レンズ222に加えてシリンドリカルレンズ222Bを設けた。シリンドリカルレンズ222Bにはシリンドリカル面CSが形成されており、y方向、すなわち表示領域240の短辺240bが延びている方向に屈折力を有している。そのため、集光レンズ222とシリンドリカルレンズ222Bとから成る照明光学系は、表示領域240の短辺方向(y方向)の屈折力が大で、長辺方向(x方向)の屈折力が小となっている。
その結果、図23(b)に示すように、照明領域304は短辺方向の範囲が狭まって、表示領域240の外側の照明領域が狭くなり、照明光の利用効率が向上する。なお、このように短辺方向に関して屈折力の大きい照明光学系を用いると、短辺方向に関する理想平行光からのズレは長辺方向に比べて大きくなり、このことはシェーディング低減に対しては逆行している。しかし、短辺方向の照明範囲は図23(b)に示したように光軸を中心に狭まるため、理想平行光からのズレによるシェーディングが顕著となるのを抑えることができる。
図24では、照明光のP偏光を利用する場合の構成を例示したが、S偏光を利用する場合には図25に示すような構成となる。なお、図24に示す例では照明光学系を複数のレンズ222,222Bで構成して、x方向の屈折力に対してy方向の屈折力が大きくなるようにしたが、図25に示す例では、集光レンズ222の一方の面(入射面)をシリンドリカル面CSとした。このように単レンズとすることにより、プロジェクタユニットの小型化が図れる。また、シリンドリカル面に代えて、y方向の屈折力が大きくなるように構成された非球面を形成しても良い。
なお、上述した例では、シェーディング抑制の観点から、表示領域240の長辺方向とPBS223の偏光分離面223aが延在する方向(図24のx方向)とを一致させた。しかし、照明光の利用効率向上だけを考えるならば、図26に示すように偏光分離面223aの延在方向を表示領域240の短辺方向(y方向)に一致させるようにしても良い。
[変形例]
図27〜29は本実施の形態の変形例を示す図である。図27はカメラ外観を示す図である。図27に示すカメラ1では、カメラ本体10内に撮影ユニット21とプロジェクタユニット22とが設けられている。撮影ユニット21は撮像素子211を備えており、カメラ前面に設けられた撮影窓212を介して被写体像を撮像する。一方、プロジェクタユニット22もカメラ前面に投影窓22aを有しており、カメラ前方に投影像を投射する。
[変形例]
図27〜29は本実施の形態の変形例を示す図である。図27はカメラ外観を示す図である。図27に示すカメラ1では、カメラ本体10内に撮影ユニット21とプロジェクタユニット22とが設けられている。撮影ユニット21は撮像素子211を備えており、カメラ前面に設けられた撮影窓212を介して被写体像を撮像する。一方、プロジェクタユニット22もカメラ前面に投影窓22aを有しており、カメラ前方に投影像を投射する。
図28はプロジェクタユニット22の構成を示す図であり、照明光としてP偏光を用いる場合を示す。図28において、(a)はカメラ側面から見た側面図であり、(b)はカメラ後方から見た図である。図2に示すプロジェクタユニット22と比較すると、投影レンズ225の後段に三角プリズム227を設けた点が異なり、また、光源211、集光レンズ22,PBS223はカメラ前面側から背面側に沿って配列されている。投影レンズ225からの投射光は三角プリズム227によってカメラ前方へ反射され、ケース226の開口226aからカメラ前方へと投射される。そして、投影画像の長辺が水平(図示左右方向)に投影されるように、液晶表示素子224は、表示領域240の長辺240aが水平となるように配置されている。
図29は、照明光としてS偏光を用いる場合の液晶表示装置224の配置を示したものである。図29の場合も、図28と同様に(a)はカメラモジュール22の側面図、(b)はカメラ後方から見た図である。この場合には、S偏光の照明光が出射される側面と対向する位置に液晶表示素子224が配置される。
なお、上述した実施の形態では、デジタルカメラに搭載されるプロジェクタ装置を例に説明したが、デジタルカメラに限らず携帯電話等の携帯機器に搭載される小型のプロジェクタ装置にも適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
1:デジタルカメラ、21:撮影ユニット、22:プロジェクタユニット、221:光源、222:集光レンズ、222B:シリンドリカルレンズ、223:偏光ビームスプリッタ(PBS)、223a:偏光分離膜、223b,226M:マーキング、224、224A、224B:液晶表示素子、225:投影レンズ、226:ケース、226a,226e:段差、226b:位置決め用凸部、226c,226d:切り欠き、227:三角プリズム、228:マスク、228a:ガイド、240:表示領域、240a:長辺、240b:短辺、250a,250b:直線偏光子、251:1/4波長板、251b:粘着層、252:透明部材、300:照明領域、CS:シリンドリカル面
Claims (4)
- 偏光分離面に直交する2つの端面と、それらの端面に垂直な4つの側面とを有する直方体形状の偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタのいずれか一つの側面に対向配置された光源と、
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置され、前記光源から出射された照明光を略平行光に変換して前記偏光ビームスプリッタに入射する照明光学系と、
前記偏光ビームスプリッタの前記偏光分離面で偏光分離された照明光を変調光に変調して前記偏光ビームスプリッタへと出射する反射型液晶表示素子と、
前記変調光を前記偏光分離面で偏光分離した光を結像して投影像を形成する投影光学系とを備えるプロジェクタ装置において、
前記4つの側面の内の、前記照明光学系からの光が入射する第1の面、前記偏光分離面で偏光分離された照明光を前記反射型液晶表示素子へと出射する第2の面、および前記偏光分離面で偏光分離した光を前記投影光学系へと出射する第3の面に反射防止膜を形成し、
前記偏光分離面に直交する端面にマーキングを形成したことを特徴とするプロジェクタ装置。 - 請求項1に記載のプロジェクタ装置において、
前記マーキングを、前記端面の前記偏光分離面から最も遠い角部近傍に形成したことを特徴とするプロジェクタ装置。 - 偏光分離面に直交する2つの端面と、それらの端面に垂直な4つの側面とを有する直方体形状の偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタのいずれか一つの側面に対向配置された光源と、
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置され、前記光源から出射された照明光を略平行光に変換して前記偏光ビームスプリッタに入射する照明光学系と、
前記偏光ビームスプリッタの前記偏光分離面を透過した照明光を変調光に変調して前記偏光ビームスプリッタへと出射する反射型液晶表示素子と、
前記変調光を前記偏光分離面で偏光分離した光を結像して投影像を形成する投影光学系とを備えるプロジェクタ装置において、
前記4つの側面の内の、前記照明光学系からの光が入射する第1の面、前記偏光分離面で偏光分離された照明光を前記反射型液晶表示素子へと出射する第2の面、および前記偏光分離面で偏光分離した光を前記投影光学系へと出射する第3の面に反射防止膜を形成し、
前記偏光ビームスプリッタの稜の一つであって、前記偏光ビームスプリッタの前記第2の面に対向する面と前記第1の面とが交わる稜に面取りを施したことを特徴とするプロジェクタ装置。 - 請求項3に記載のプロジェクタ装置において、
少なくとも前記照明光学系、前記偏光ビームスプリッタおよび前記投影光学系を収納するプロジェクタケーシングを備え、
前記プロジェクタケーシングは、前記偏光ビームスプリッタの面取り部分と係合する係合部を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007273649A JP2009103793A (ja) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | プロジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007273649A JP2009103793A (ja) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | プロジェクタ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009103793A true JP2009103793A (ja) | 2009-05-14 |
Family
ID=40705554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007273649A Pending JP2009103793A (ja) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | プロジェクタ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009103793A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014092682A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Olympus Corp | 顕微鏡用照明装置及びそれを備えた顕微鏡 |
WO2022088960A1 (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板和具有其的显示装置 |
-
2007
- 2007-10-22 JP JP2007273649A patent/JP2009103793A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014092682A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Olympus Corp | 顕微鏡用照明装置及びそれを備えた顕微鏡 |
WO2022088960A1 (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板和具有其的显示装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4710657B2 (ja) | プロジェクタ | |
US7602449B2 (en) | Projection type liquid crystal display unit with reflected incident light | |
JP2008040389A (ja) | 一眼レフレツクスカメラ | |
EP2202576B1 (en) | Projector apparatus | |
US7702237B2 (en) | Observation device, camera and observation method | |
JP4867888B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP2008287157A (ja) | 画像投影装置 | |
TW468056B (en) | Real image view finder optical system | |
JP2009103793A (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP5135989B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP4984005B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP2020091342A (ja) | プロジェクター | |
JP2009258646A (ja) | 光学装置、およびプロジェクタ | |
JP4821755B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
JP5257182B2 (ja) | プロジェクター | |
JP2009229730A (ja) | 偏光素子、およびプロジェクタ | |
JP2006113469A (ja) | プロジェクタ | |
JP2010181717A (ja) | 偏光照明光学素子 | |
JP2002196694A (ja) | 表示モジュール、表示装置およびその製造方法 | |
JP4711017B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP2007240602A (ja) | 光学装置およびプロジェクタ | |
JP2007248906A (ja) | 画像表示装置用光学部品、および画像表示装置 | |
JP2011164147A (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
JP2013235154A (ja) | プロジェクター | |
JP2010014795A (ja) | 光学装置およびプロジェクタ |