JP2011013455A - Projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector.
従来、プロジェクターにおいて、3D画像(立体画像)表示への取り組みが行われている。この中で、特許文献1では、光源からの光束を分光し、分光された光束は、それぞれ第1液晶パネルおよび第2液晶パネルで、右目用映像信号と左目用映像信号とで変調される。そして、第1液晶パネルの前方には、偏光軸が垂直方向の直線偏光子が配設され、第2液晶パネルの前方には、偏光軸が水平方向の直線偏光子が配設される。そして、各直線偏光子を通過した光は合成され、投写レンズによりスクリーン上に投写される。このスクリーンを偏光軸が垂直方向の直線偏光子が右目側に、偏光軸が水平方向の直線偏光子が左目側に配設された眼鏡で見ることで、立体画像を鑑賞させ、装置の小型化や複雑な回路を必要としない液晶立体プロジェクターを実現することが開示されている。 Conventionally, efforts have been made to display 3D images (stereoscopic images) in projectors. Among these, in Patent Document 1, the light flux from the light source is dispersed, and the split light flux is modulated by the right-eye video signal and the left-eye video signal in the first liquid crystal panel and the second liquid crystal panel, respectively. A linear polarizer having a vertical polarization axis is disposed in front of the first liquid crystal panel, and a linear polarizer having a horizontal polarization axis is disposed in front of the second liquid crystal panel. The lights that have passed through the respective linear polarizers are combined and projected onto the screen by the projection lens. Viewing this screen with glasses with a linear polarizer with the vertical polarization axis on the right eye side and a linear polarizer with the horizontal polarization axis on the left eye side allows the viewer to appreciate stereoscopic images and downsize the device. And realizing a liquid crystal stereoscopic projector that does not require complicated circuits.
また、特許文献2では、光源、第1ハーフミラー、第1ハーフミラーの透過光を入射する第1液晶パネル、第1液晶パネルから射出された光を反射するミラー、第1ハーフミラーの反射光を反射するミラー、このミラーで反射した光を入射する第2液晶パネル、第2液晶パネルから射出された光を透過すると共に第1液晶パネルから射出された光がミラーにより反射された光を反射する第2ハーフミラー、及びこの第2ハーフミラーから射出された光を投写する投写レンズ、を光学系として備えている。そして、この光学系は、液晶パネルの画素群が縦方向に半画素ずれた画素配列になるように配設され、液晶プロジェクターの2ライン駆動方式における垂直解像度の低下などを改善する液晶表示装置が開示されている。 In Patent Document 2, a light source, a first half mirror, a first liquid crystal panel that receives light transmitted through the first half mirror, a mirror that reflects light emitted from the first liquid crystal panel, and reflected light from the first half mirror. , A second liquid crystal panel on which light reflected by the mirror is incident, light that is emitted from the second liquid crystal panel is transmitted, and light that is emitted from the first liquid crystal panel is reflected by the mirror. And a projection lens that projects light emitted from the second half mirror as an optical system. This optical system is arranged so that the pixel group of the liquid crystal panel has a pixel arrangement shifted by half a pixel in the vertical direction, and a liquid crystal display device that improves a decrease in vertical resolution in a two-line driving method of a liquid crystal projector It is disclosed.
しかし、特許文献1および特許文献2では、1つの投写光学系(投写レンズ)を備え、別々の液晶パネルで変調した後の変調光を合成して投写することで、1つの、立体画像または高精細画像を形成させている。そのため、複数の画像を投写させることができないという課題があった。 However, in Patent Document 1 and Patent Document 2, one projection optical system (projection lens) is provided, and modulated light after being modulated by separate liquid crystal panels is combined and projected to produce a single stereoscopic image or high-level image. A fine image is formed. For this reason, there is a problem that a plurality of images cannot be projected.
従って、1つのプロジェクターで、複数の画像表示を可能とし、また、立体画像表示を可能とすることで利便性を向上させるプロジェクター、および、光束の利用効率向上や小型化を図れるプロジェクターが、要望されていた。 Accordingly, there is a demand for a projector that can display a plurality of images with a single projector, improve convenience by enabling stereoscopic image display, and a projector that can improve the use efficiency and miniaturization of luminous flux. It was.
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
(適用例1)本適用例に係るプロジェクターは、(a)光源と、(b)光源から射出される光束を分離し、分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系と、(c)照明光学系に対応し、照明光学系から入射する各々の光束を変調する複数の光変調光学系と、(d)複数の光変調光学系に対応し、複数の光変調光学系により変調されて形成された光学像を各々投写する複数の投写光学系と、を備えることを特徴とする。 Application Example 1 A projector according to this application example separates (a) a light source and (b) a light beam emitted from the light source, and causes each of the separated light beams to enter an optical element disposed in a subsequent stage. An illumination optical system, (c) a plurality of light modulation optical systems corresponding to the illumination optical system and modulating each light beam incident from the illumination optical system, and (d) a plurality of light modulation optical systems, And a plurality of projection optical systems each projecting an optical image formed by being modulated by the light modulation optical system.
このようなプロジェクターによれば、光源から射出された光束を、照明光学系により、分離して後段の光学素子に入射させる。そして、複数の光変調光学系により、対応する照明光学系から入射する各々の光束を各々変調する。そして、複数の投写光学系により、対応する照明光学系で変調されて形成された光学像を投写する。これにより、複数の画像(複数の2D画像)表示が可能となり、プロジェクターの利便性を向上させることができる。 According to such a projector, the light beam emitted from the light source is separated by the illumination optical system and is incident on the subsequent optical element. Each of the light beams incident from the corresponding illumination optical system is modulated by the plurality of light modulation optical systems. Then, an optical image formed by being modulated by the corresponding illumination optical system is projected by a plurality of projection optical systems. Thereby, a plurality of images (a plurality of 2D images) can be displayed, and the convenience of the projector can be improved.
(適用例2)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の投写領域は、少なくとも一部が重なることが好ましい。 Application Example 2 In the projector according to the application example described above, it is preferable that projection areas of the plurality of projection optical systems overlap at least partially.
このようなプロジェクターによれば、複数の投写光学系の投写領域の少なくとも一部が重なることにより、複数の投写画像をつなげて1つの画像とすることができ、例えばパノラマ画像などを投写できる。また、複数の投写画像を重ねて投写させることにより、異なる画像を1つの画像として表示できる。また、同様の画像を1つの画像として表示することにより高輝度な画像表示を行うことができる。これらにより、プロジェクターの利便性を向上させることができる。 According to such a projector, when at least a part of the projection areas of the plurality of projection optical systems overlap, a plurality of projection images can be connected to form one image, for example, a panoramic image can be projected. Also, different images can be displayed as one image by overlapping and projecting a plurality of projected images. Further, by displaying the same image as one image, a high-luminance image display can be performed. As a result, the convenience of the projector can be improved.
(適用例3)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の投写領域は、重ならず独立した投射映像を得られることが可能であることが好ましい。 Application Example 3 In the projector according to the application example described above, it is preferable that the projection areas of the plurality of projection optical systems can obtain independent projection images without overlapping.
このようなプロジェクターによれば、複数の投写光学系の投写領域が重ならない、独立した投射映像を得られることで、複数の投写画像を独立した複数の画像とすることができ、例えば参照資料と説明資料を独立して投写できる。また、複数の投写画像を重ねて投写させることにより、異なる画像を1つの画像として表示できる。また、同様の画像を1つの画像として表示することにより高輝度な画像表示を行うことができる。これらにより、プロジェクターの利便性を向上させることができる。 According to such a projector, by obtaining independent projection images in which projection areas of a plurality of projection optical systems do not overlap with each other, a plurality of projection images can be converted into a plurality of independent images. The explanatory material can be projected independently. Also, different images can be displayed as one image by overlapping and projecting a plurality of projected images. Further, by displaying the same image as one image, a high-luminance image display can be performed. As a result, the convenience of the projector can be improved.
(適用例4)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系を構成する投写レンズの各々の光軸は、各々の投写レンズに入射する光束の光軸に対してズレていることが好ましい。 Application Example 4 In the projector according to the application example described above, it is preferable that the optical axes of the projection lenses constituting the plurality of projection optical systems are shifted from the optical axes of the light beams incident on the projection lenses. .
このようなプロジェクターによれば、各々の投写レンズの光軸と、各々の投写レンズに入射する光束の光軸とがズレていることにより、各々の投写領域の一部または全部を重ねることや、重ねずに各々が独立した投写領域として投写させることを良好に行うことができる。 According to such a projector, the optical axis of each projection lens and the optical axis of the light beam incident on each projection lens are shifted, so that a part or all of each projection area is overlapped, It is possible to satisfactorily perform projection as independent projection areas without overlapping.
(適用例5)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、照明光学系は、光源からの光束を分離する偏光分離光学素子を備え、偏光分離光学素子は、P偏光光を透過させ、S偏光光を反射させることが好ましい。 Application Example 5 In the projector according to the application example described above, the illumination optical system includes a polarization separation optical element that separates the light flux from the light source, and the polarization separation optical element transmits the P-polarized light and reflects the S-polarized light. It is preferable to make it.
このようなプロジェクターによれば、偏光分離光学素子により、P偏光光は透過させ、S偏光光は反射させて光束を分離する。これにより、反射特性が高いS偏光光と、反射特性が低いP偏光光の、各々の特性に合わせることができるため、偏光変換による光束の損失を低減して光束分離(偏光分離)を高効率に行うことが可能となる。また、例えば、P偏光光、S偏光光に対応させ、光変調光学系で、右目用の画像信号と左目用の画像信号とに基づいて変調した後、重ねて投写させることにより、立体画像(3D画像)表示が可能となる。この場合、ユーザーは、左右に偏光素子が配設された眼鏡を装着して見ることにより、投写画像を立体画像として鑑賞することができる。また、P偏光光、S偏光光とも、同じ画像信号に基づいて変調した後、重ねて投写させることにより、高輝度な画像表示が可能となる。これらにより、プロジェクターの利便性を更に向上させることができる。 According to such a projector, the polarization separation optical element transmits the P-polarized light and reflects the S-polarized light to separate the light flux. As a result, S-polarized light with high reflection characteristics and P-polarized light with low reflection characteristics can be matched to each other, so light loss due to polarization conversion is reduced and light beam separation (polarization separation) is highly efficient. Can be performed. In addition, for example, a stereoscopic image (corresponding to P-polarized light and S-polarized light is modulated by a light modulation optical system based on the image signal for the right eye and the image signal for the left eye, and then projected in an overlapping manner. 3D image) display is possible. In this case, the user can view the projected image as a stereoscopic image by wearing glasses with polarizing elements arranged on the left and right. Further, both P-polarized light and S-polarized light are modulated based on the same image signal, and then projected in an overlapping manner, thereby enabling high-luminance image display. As a result, the convenience of the projector can be further improved.
(適用例6)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、複数の投写光学系の少なくとも1つは、投写光学系を構成する投写レンズを移動可能とするレンズシフト機構を備えていることが好ましい。 Application Example 6 In the projector according to the application example described above, it is preferable that at least one of the plurality of projection optical systems includes a lens shift mechanism that can move a projection lens constituting the projection optical system.
このようなプロジェクターによれば、レンズシフト機構を備えることにより、投写領域の範囲を拡大することができる。そして、いずれかの投写レンズ位置で投写領域の少なくとも一部を重ねることができると共に、画像ごとに投写領域を設定して複数の画像表示を行うことができる。また、投写領域を重ねて高輝度な表示や、立体画像表示を行うこともできる。 According to such a projector, the range of the projection area can be expanded by providing the lens shift mechanism. At least a part of the projection area can be overlapped at any projection lens position, and a plurality of image displays can be performed by setting the projection area for each image. In addition, it is possible to perform high-luminance display and stereoscopic image display by overlapping projection areas.
(適用例7)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、レンズシフト機構を備える投写光学系の投写レンズは、他方の投写光学系の投写レンズに比較して口径の大きいレンズを有していることが好ましい。 Application Example 7 In the projector according to the application example described above, it is preferable that the projection lens of the projection optical system including the lens shift mechanism has a lens having a larger aperture than the projection lens of the other projection optical system. .
このようなプロジェクターによれば、口径の大きいレンズ(Fナンバーの小さいレンズ)を、レンズシフト機構を備える投写光学系の投写レンズに有することにより、レンズシフト機構のシフト範囲を拡大することができるため、投写領域を広い範囲に設定することができる。 According to such a projector, the shift range of the lens shift mechanism can be expanded by having the lens with a large aperture (lens with a small F number) in the projection lens of the projection optical system including the lens shift mechanism. The projection area can be set in a wide range.
(適用例8)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、投写光学系は、第1の投写光学系と第2の投写光学系とを有し、第1の投写光学系と第2の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことが好ましい。 Application Example 8 In the projector according to the application example described above, the projection optical system includes a first projection optical system and a second projection optical system, and the first projection optical system and the second projection optical system include It is preferable that the incident light intensity is equal to each other.
このようなプロジェクターによれば、第1の投写光学系と第2の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことにより、光源の偏光比率が異なっている場合においても、同等の明るさの投写画像を得ることができる。そして、立体画像表示の場合、違和感がなくリアリティーのある画像表現が可能となる。 According to such a projector, the intensity of incident light incident on the first projection optical system and the second projection optical system is equal to each other, so that even when the polarization ratios of the light sources are different, the same brightness is obtained. A projected image can be obtained. In the case of a stereoscopic image display, a realistic image expression without discomfort is possible.
(適用例9)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、照明光学系から投写光学系までの光学素子のうち、少なくとも互いに同じ機能を有し発熱する光学素子は、重力方向に重ねて配設されていることが好ましい。 Application Example 9 In the projector according to the application example described above, among the optical elements from the illumination optical system to the projection optical system, at least the optical elements that have the same function and generate heat are disposed so as to overlap in the direction of gravity. It is preferable.
このようなプロジェクターによれば、互いに同じ機能を有し発熱する光学素子を重力方向に重ねて配設することにより、例えば、冷却用のファンを用いて光変調光学系を冷却する場合に、1つの光学素子ごとにファンを用いる必要がなくなり、最低限のファン数量による効率的な冷却を行うことができる。また、冷却を必要とする光学素子を重ねて配設することで冷却構造を簡素化できる。 According to such a projector, when optical elements having the same function and generating heat are stacked in the direction of gravity, for example, when the light modulation optical system is cooled using a cooling fan, 1 is used. It is not necessary to use a fan for each optical element, and efficient cooling can be performed with a minimum number of fans. In addition, the cooling structure can be simplified by stacking optical elements that require cooling.
(適用例10)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも1つは、隣接して配設されていることが好ましい。 Application Example 10 In the projector according to the application example described above, at least one of a plurality of optical elements that are disposed in the subsequent stage after separating the light beam from the light source and have the same function is disposed adjacent to each other. Preferably it is.
このようなプロジェクターによれば、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系を小型化したユニットとして構成できる。 According to such a projector, it is possible to perform an efficient arrangement with a reduced useless space area, so that the optical system can be configured as a miniaturized unit.
(適用例11)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも1つは、共有化されていることが好ましい。 Application Example 11 In the projector according to the application example described above, at least one of a plurality of optical elements that are disposed in a subsequent stage after separating the light beam from the light source and have the same function may be shared. preferable.
このようなプロジェクターによれば、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも1つは、共有化されることにより、光学素子の数を削減することができ、また、光学系の構造をシンプルにすることができる。 According to such a projector, by sharing at least one of a plurality of optical elements having the same function, the number of optical elements can be reduced, and the structure of the optical system can be simplified. can do.
(適用例12)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子の少なくとも1つは、一体化されていることが好ましい。 Application Example 12 In the projector according to the application example described above, at least one of a plurality of optical elements that are disposed in a subsequent stage after separating the light beam from the light source and have the same function may be integrated. preferable.
このようなプロジェクターによれば、光学系を更に小型化したユニットとして構成できる。 According to such a projector, the optical system can be configured as a further miniaturized unit.
(適用例13)上記適用例に係るプロジェクターにおいて、光源は、指向性の強い光源であることが好ましい。 Application Example 13 In the projector according to the application example described above, the light source is preferably a light source with high directivity.
このようなプロジェクターによれば、指向性の強い光源(例えば、LD(Laser Diode)光源やSLD(Super Luminescent Diode)光源など)を用いることにより、指向性の弱い光源(例えば、LED(Light Emitting Diode)光源や放電式ランプなどの光源)に比べ、光束の配光分布において平行光成分が多く、投写レンズのFナンバーで定義される呑込み角を小さくできる。これにより、指向性の弱い光源に用いる投写レンズに比べて投写レンズの口径を小さくすることができる。また、レンズシフト機構を用いる場合には、指向性の弱い光源にレンズシフト機構を用いる場合に比べ、シフト範囲を広く設定することができる。 According to such a projector, a light source with a low directivity (for example, an LED (Light Emitting Diode) is used by using a light source with a high directivity (for example, an LD (Laser Diode) light source or a SLD (Super Luminescent Diode) light source)). Compared with a light source such as a light source or a discharge lamp), there are many parallel light components in the light distribution of the luminous flux, and the angle of penetration defined by the F number of the projection lens can be reduced. Thereby, the aperture of the projection lens can be made smaller than that of the projection lens used for the light source having low directivity. In addition, when the lens shift mechanism is used, the shift range can be set wider than when the lens shift mechanism is used for a light source with low directivity.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
図1は、第1実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図1を参照して、プロジェクター90における光学系1の構成および動作に関して説明する。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical system in the projector according to the first embodiment. The configuration and operation of the optical system 1 in the
プロジェクター90の光学系1は、光源10と、光源10から射出される光束を分離し、分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系20を備えている。また、光学系1は、照明光学系20から入射する各々の光束を変調する2つの光変調光学系(第1光変調光学系30、第2光変調光学系35)と、変調されて形成された光学像を各々投写する2つの投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)などを備えている。
The optical system 1 of the
ここで、本実施形態を説明する図1において、第1光変調光学系30、第2光変調光学系35を進む光束の方向をX軸方向、X軸方向に直交して図1における紙面の上下方向をY軸方向、X軸方向に直交して図1における紙面の略左右方向をZ軸方向、としたXYZ直交座標系で示す。また、光束の進む方向を+X方向、+X方向に沿って上方向を+Y方向、+X方向に沿って略右方向を+Z方向とする。
Here, in FIG. 1 for explaining the present embodiment, the direction of the light beam traveling through the first light modulation
光源10は、固体光源としてのLED(Light Emitting Diode)光源11を用いている。LED光源11は、白色の発光を行う。照明光学系20は、偏光分離光学素子21と反射ミラー22などから構成されている。偏光分離光学素子21は、P偏光光を透過させ、S偏光光を反射させる。
The
第1光変調光学系30は、単板方式を用いており、第1入射側偏光板32、光変調素子としての第1液晶パネル31、および第1射出側偏光板33とから構成されている。同様に、第2光変調光学系35も、単板方式を用いており、第2入射側偏光板37、光変調素子としての第2液晶パネル36、および第2射出側偏光板38とから構成されている。第1投写光学系50は、第1投写レンズ51を有して構成されている。同様に、第2投写光学系52も、第2投写レンズ53を有して構成されている。
The first light modulation
なお、第1投写光学系50から投写された画像は、第1投写画像61としてスクリーンSに投写される。同様に、第2投写光学系52から投写された画像は、第2投写画像62としてスクリーンSに投写される。本実施形態の光学系1は、第1投写光学系50、第2投写光学系52から投写された各々の第1投写画像61、第2投写画像62は、重ねられて、1つの投写画像60を形成するように構成されている。そして、第1投写光学系50、第2投写光学系52を構成する第1投写レンズ51、第2投写レンズ53の光軸51a,53aは、各々の第1投写レンズ51、第2投写レンズ53に入射する光束の光軸30a,35aに対してズレている。詳細には、光軸51a,53aは、光軸30a,35aに比べて、第1投写画像61、第2投写画像62を重ねて形成する投写画像60の中心方向にズレて構成されている。なお、投写される画像は、静止画像でも動画像でもよい。
The image projected from the first projection
また、第1光変調光学系30と第2光変調光学系35を構成する光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子が水平方向(Y軸方向)、言い換えると左右方向(Y軸方向)に重ねられた形態で配設されている。例えば、第1入射側偏光板32と第2入射側偏光板37とが左右方向に重ねられた形態で配設されている。または、第1液晶パネル31と第2液晶パネル36とが左右方向に重ねられた形態で配設されている。
The optical elements constituting the first light modulation
また、本実施形態の光学系1において、光源10からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。
Further, in the optical system 1 of the present embodiment, the projection optical system (the first projection
このように構成される光学系1において、LED光源11から射出された光束は、偏光分離光学素子21で、2つの偏光光(P偏光光およびS偏光光)に分離される。詳細には、偏光分離光学素子21により、水平方向(Y軸方向)の偏光成分となるP偏光光が透過され、垂直方向(Z軸方向)の偏光成分となるS偏光光が反射されることで、光束が2つの偏光光に分離される。
In the optical system 1 configured as described above, the light beam emitted from the LED
偏光分離光学素子21で透過して分離されたP偏光光は、第1液晶パネル31の前段(入射側)に備わる偏光軸が水平方向の第1入射側偏光板32に入射し、第1入射側偏光板32を透過する。第1入射側偏光板32により、軸方向が更にそろったP偏光光が透過することになる。第1液晶パネル31は、電圧が印加された場合、光束を透過させるノーマリーブラック型のTN液晶であり、右目用画像信号により駆動される。そして、第1液晶パネル31に入射したP偏光光は、第1液晶パネル31により、偏光軸が垂直方向に変換されて出力される。
The P-polarized light that has been transmitted and separated by the polarization separation
第1液晶パネル31に入射したP偏光光は、偏光軸が垂直方向となる偏光光(いわゆるS偏光光)に変換され、第1液晶パネル31の後段(射出側)に備わる偏光軸が垂直方向の第1射出側偏光板33に入射して、第1射出側偏光板33を透過する。そして、偏光軸が垂直方向に変換された偏光光(第1液晶パネル31により変調して形成された右目用の光学像)は、第1投写レンズ51を介してスクリーンSに第1投写画像61として投写される。
The P-polarized light incident on the first
一方、偏光分離光学素子21で反射して分離されたS偏光光は、反射ミラー22で全反射され、第2液晶パネル36の前段(入射側)に備わる偏光軸が垂直方向の第2入射側偏光板37に入射し、第2入射側偏光板37を透過する。第2入射側偏光板37により、軸方向が更にそろったS偏光光が透過することになる。第2液晶パネル36も、第1液晶パネル31と同様に、ノーマリーブラック型のTN液晶で構成され、左目用画像信号により駆動される。そして、第2液晶パネル36に入射したS偏光光は、第2液晶パネル36により、偏光軸が垂直方向に変換されて出力される。
On the other hand, the S-polarized light reflected and separated by the polarization separation
第2液晶パネル36に入射したS偏光光は、偏光軸が水平方向となる偏光光(いわゆるP偏光光)に変換され、第2液晶パネル36の後段(射出側)に備わる偏光軸が水平方向の第2射出側偏光板38に入射して、第2射出側偏光板38を透過する。そして、偏光軸が水平方向に変換された偏光光(第2液晶パネル36により変調して形成された左目用の光学像)は、第2投写レンズ53を介してスクリーンSに第2投写画像62として投写される。
The S-polarized light incident on the second
本実施形態の光学系1の動作により、右目用の第1投写画像61と左目用の第2投写画像62とが重なり、1つの投写画像60としてスクリーンSに投写される。そして、ユーザーは、第1射出側偏光板33と同一の偏光軸を有する偏光素子が右目用に、また、第2射出側偏光板38と同一の偏光軸を有する偏光素子が左目用に配設された眼鏡9を装着して、投写画像60を見ることにより、投写画像60を立体画像として認識することができる。
By the operation of the optical system 1 of the present embodiment, the
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の光学系1を備えるプロジェクター90によれば、光源10(LED光源11)から射出された光束を、照明光学系20(偏光分離光学素子21、反射ミラー22)により、分離して後段の光学素子に入射させる。そして、複数の光変調光学系(第1光変調光学系30、第2光変調光学系35)により、対応する照明光学系20から入射する各々の光束を各々変調する。そして、複数の投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)により、対応する照明光学系20で変調されて形成された光学像を投写する。また、詳細には、偏光分離光学素子21により、P偏光光とS偏光光とに分離し、P偏光光に対して右目用の画像信号を第1光変調光学系30で変調し、S偏光光に対して左目用の画像信号を第2光変調光学系35で変調する。そして、第1投写光学系50で右目用の第1投写画像61を投写し、第2投写光学系52で左目用の第2投写画像62を投写し、その画像を重ねて、1つの投写画像60としてスクリーンSに投写する。これにより、プロジェクター90は、偏光分離型の立体画像(投写画像60)を投写させることが可能となり、プロジェクターの利便性を向上させることができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
According to the
本実施形態のプロジェクター90の光学系1は、1つのプロジェクター90内で、光源10(LED光源11)の光束を、偏光分離光学素子21によりP偏光光による光路系とS偏光光による光路系との2つの光路系に分離し、2つの光路系に対応させて2つの投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)を有して立体画像を投写する構成である。そのため、従来のスタック部材で2つのプロジェクターを重ねて、偏光分離による立体画像の投写を行うことと比較した場合、ユーザーに対して、スタック方法やその後の投写のさせ方などの特殊な知識や作業を強いることなく容易に立体画像を投写させることができる。
The optical system 1 of the
本実施形態のプロジェクター90の光学系1は、1つのプロジェクター90内で、光源10(LED光源11)の光束を、偏光分離光学素子21によりP偏光光による光路系とS偏光光による光路系との2つの光路系に分離し、2つの光路系に対応させて2つの投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)を有して立体画像を投写する構成である。これにより、偏光分離前後におけるエテンデュの変化がなく、光利用効率を低下することなく省エネを実現した偏光分離型の立体画像(投写画像60)を投写させることが可能となる。なお、エテンデュとは、光源の発光面積と集光可能な立体角の積で与えられるパラメーターであり、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを示し、光学的に保存されるものである。
The optical system 1 of the
本実施形態の光学系1を備えるプロジェクター90によれば、偏光分離光学素子21により、P偏光光は透過させ、S偏光光は反射させて光束を分離する。これにより、反射特性が高いS偏光光と、反射特性が低いP偏光光の、各々の特性に合わせることができるため、偏光変換による光束の損失を低減して光束分離(偏光分離)を高効率に行うことが可能となる。
According to the
本実施形態の光学系1を備えるプロジェクター90によれば、第1投写光学系50、第2投写光学系52を構成する第1投写レンズ51、第2投写レンズ53の光軸51a,53aは、各々の第1投写レンズ51、第2投写レンズ53に入射する光束の光軸30a,35aに対してズレている。詳細には、投写画像60の中心方向にズレて構成されている。これにより、第1投写光学系50、第2投写光学系52により、第1投写レンズ51、第2投写レンズ53の位置が異なっていても、第1投写画像61、第2投写画像62を重ねることを良好に行うことができる。
According to the
本実施形態の光学系1によれば、光源10からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向で、光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。これにより、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系1を小型化したユニットとして構成できる。また、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することで、更に光学系1を小型化できる。
According to the optical system 1 of the present embodiment, the projection optical system (the first projection
本実施形態の光学系1において、光源10は、LED光源11を用いている。このLED光源11は、偏光分離光学素子21で、P偏光光とS偏光光に分離された際、P偏光光とS偏光光の強度は、互いに略等しくなっている。そのため、第1投写光学系50と第2投写光学系52に入射する入射光量強度は互いに略等しくなっている。これにより、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなく、違和感のないリアリティーのある画像表現が可能となる。
(第2実施形態)
In the optical system 1 of the present embodiment, the
(Second Embodiment)
図2は、第2実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的側面図である。図3は、投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、図3(a)は、第3投写光学系による投写領域および第3投写画像を示す平面図であり、図3(b)は、投写光学系による第3投写領域および第1投写画像を示す平面図である。図4は、投写光学系による投写領域を説明する平面図であり、図4(a)は、第3投写画像と第1投写画像が水平方向で接した状態を示す平面図であり、図4(b)は、第3投写画像と第1投写画像とが重なった画像を示す平面図である。 FIG. 2 is a schematic side view of an optical system in the projector according to the second embodiment. FIG. 3 is a plan view for explaining a projection area by the projection optical system, and FIG. 3A is a plan view showing a projection area and a third projection image by the third projection optical system, and FIG. These are top views which show the 3rd projection area and 1st projection image by a projection optical system. 4 is a plan view for explaining a projection area by the projection optical system, and FIG. 4A is a plan view showing a state in which the third projection image and the first projection image are in contact with each other in the horizontal direction. (B) is a top view which shows the image which the 3rd projection image and the 1st projection image overlapped.
図2、図3、および図4を参照し、プロジェクター91における光学系2の構成および動作に関して説明する。なお、図2において、第1実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
The configuration and operation of the optical system 2 in the
本実施形態のプロジェクター91の光学系2の構成は、第1実施形態の光学系1と比較して、図2に示すように、第2投写光学系52を、新たな第3投写光学系54に置き換えている。第3投写光学系54は、第1実施形態の第2投写レンズ53に比較して、口径の大きい(Fナンバーの小さい)第3投写レンズ55を備えている。また、第3投写光学系54は、図示省略するレンズシフト機構を備えている。レンズシフト機構は、第3投写光学系54に対し、水平方向(Y軸方向)および垂直方向(Z軸方向)へシフト可能に構成されている。
The configuration of the optical system 2 of the
第3投写光学系54から投写された第3投写画像63は、図3(a)に示すように、スクリーンSに投写される。また、第3投写画像63は、レンズシフト機構でのシフトにより、図3、図4に示すように、二点鎖線で示す投写領域65内を任意に移動させて投写位置を決めることができる。
The
また、第1投写光学系50から投写された第1投写画像61は、図3(b)に示すように、スクリーンSに投写される。第1投写画像61は、第1実施形態と同様にレンズシフト機構を備えていない。そして、本実施形態の光学系2では、第1投写光学系50は、第1投写レンズ51から投写される第1投写画像61を第3投写画像63の投写領域65内に投写させるように設定されている。詳細には、第1投写画像61は、図3(b)に示すように、第1投写画像61の−Y方向の境界が、投写領域65の−Y方向の境界と略一致するように投写させている。
Further, the
第3投写光学系54から投写される第3投写画像63は、レンズシフト機構でのシフトにより、図4(a)に示すように、第1投写画像61の左側(+Y方向)の境界に第3投写画像63の右側(−Y方向)の境界を接するように投写させることができる。この第1投写画像61と第3投写画像63との投写により形成された、つながった投写画像を、一体の投写画像66として使用することができる。詳細には、水平方向(Y軸方向)のパノラマ画像などのステッチング画像を、投写画像66を使用して投写させることができる。
As shown in FIG. 4A, the
また、第3投写画像63は、レンズシフト機構でのシフトにより、図4(b)に示すように、第1投写画像61と重ねた投写画像67(第1実施形態の投写画像60と同じ)として投写せることができる。従って、第1実施形態と同様に、投写画像67は、立体画像として投写させることが可能である。また、立体画像とさせない場合には、投写画像67は、高輝度な投写画像とすることができる。
Further, as shown in FIG. 4B, the third projected
なお、第3投写画像63は、図4(a)、図4(b)に示すように、第1投写画像61と接したり、一致させて重ねることができる他、投写領域65内で任意の投写位置に設定できるため、第1投写画像61と一部を重ねたり、第1投写画像61とは独立して投写させたりすることが可能である。また、第3投写画像63の−Z方向の境界を第1投写画像61の+Z方向の境界に接した形態の投写もさせることができ、垂直方向(Z軸方向)のパノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the third projected
第2実施形態に係る光学系2は、第1実施形態の第2投写光学系52に換えて、第3投写光学系54およびレンズシフト機構を設けたことが、第1実施形態に係る光学系1と異なる以外は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態に係る光学系1およびプロジェクター90が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
The optical system 2 according to the second embodiment is provided with a third projection
本実施形態のプロジェクター91によれば、第3投写光学系54は、レンズシフト機構を備え、水平方向(Y軸方向)および垂直方向(Z軸方向)へシフト可能に構成されている。これにより、第1投写画像61と第3投写画像63とを別々な位置に投写させることにより、異なる画像を表示させることができる。従って、例えば、第1投写画像61として参照資料を表示させ、第3投写画像63として説明資料を表示させることなどで、会議を効率的に進める手段としてプロジェクター91を使用することができる。これにより、プロジェクター91の利便性が更に向上する。
また、第1投写画像61と第3投写画像63を水平方向に繋げた投写画像66として、パノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。また、第1投写画像61と第3投写画像63を垂直方向に繋げた投写画像として、パノラマ画像などのステッチング画像を投写させることができる。また、第1投写画像61と第3投写画像63を重ねて一致させた投写画像67として、立体画像を表示できる。また、第1投写画像61と第3投写画像63が同じ画像を投写させ、更に重ねて一致させた投写画像67とした場合には、P偏光光とS偏光光を加算した高輝度な画像として投写することができる。これらにより、プロジェクター91の利便性が更に向上する。
According to the
Further, a stitching image such as a panoramic image can be projected as a
本実施形態のプロジェクター91によれば、第3投写光学系54は、第1実施形態の第2投写レンズ53に比較して、口径の大きい第3投写レンズ(Fナンバーの小さい投写レンズ)55を用いている。これにより、第1実施形態の第2投写光学系52に、本実施形態と同じレンズシフト機構を備えた場合に比較すると、第3投写光学系54による第3投写画像63の投写領域65を広くすることができることにより、投写位置設定の自由度が広がる。
(第3実施形態)
According to the
(Third embodiment)
図5は、第3実施形態のプロジェクターにおける投写光学系の投写領域を説明する平面図である。図5を参照してプロジェクター92における光学系3の構成および動作に関して説明する。
FIG. 5 is a plan view for explaining a projection area of the projection optical system in the projector according to the third embodiment. The configuration and operation of the optical system 3 in the
なお、本実施形態は、図2に示す第2実施形態において、第1投写光学系50にレンズシフト機構(図示省略)を備えた光学系3で構成されている他は、第2実施形態と同様に構成されている。従って、図5において、第2実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
This embodiment is the same as the second embodiment except that the second projection embodiment shown in FIG. 2 includes the optical system 3 including a lens shift mechanism (not shown) in the first projection
本実施形態のプロジェクター92の光学系3の構成は、上述したように、図2に示す第1投写光学系50にレンズシフト機構を備えている他は、第2実施形態と同様である。このレンズシフト機構は、第1投写光学系50に対し、水平方向(Y軸方向)および垂直方向(Z軸方向)へシフト可能に構成されている。なお、第1投写光学系50の第1投写レンズ51の口径は変更していない。
As described above, the configuration of the optical system 3 of the
このレンズシフト機構により、第1投写画像61は、図5に示すように、二点鎖線で示す投写領域68内を任意に移動させて投写位置を決めることができる。なお、第1投写光学系50に用いたレンズシフト機構のシフト範囲は、第3投写光学系54に用いたレンズシフト機構のシフト範囲に比べて狭くなっている。従って、第1投写画像61の投写領域68は、第3投写画像63の投写領域65に比べて狭くなっている。
With this lens shift mechanism, the projection position of the
また、図5に示すように、双方のレンズシフト機構を操作して、第1投写画像61が投写領域68の+Y方向の境界に位置させ、第3投写画像63が投写領域65の−Y方向の境界に位置させた場合、第1投写画像61と第3投写画像63とを一致させて重ねた投写画像69を形成させることができる。
Further, as shown in FIG. 5, by operating both lens shift mechanisms, the
本実施形態のプロジェクター92の光学系3の構成は、第1投写光学系50にレンズシフト機構を備えている他は、第2実施形態と同様である。そのため、第2実施形態に係る光学系2およびプロジェクター91が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
The configuration of the optical system 3 of the
本実施形態のプロジェクター92によれば、第1投写光学系50にレンズシフト機構を備えたため、第1投写画像61の投写位置を、投写領域68内で自由に設定することができることにより、投写位置設定の自由度が更に広がる。
(第4実施形態)
According to the
(Fourth embodiment)
図6は、第4実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的側面図である。図6を参照してプロジェクター93における光学系4の構成および動作に関して説明する。
FIG. 6 is a schematic side view of an optical system in the projector of the fourth embodiment. The configuration and operation of the
なお、本実施形態の光学系4は、図2に示す第2実施形態の光学系2と略同様に構成されている。異なる点は、光源15として、発光管17とリフレクター18とからなる発光ランプ16で構成されている点であり、その他の構成は同様に構成されている。従って、図6において、第2実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
The
また、本実施形態の光学系4は、光学系4の配設位置が、第2実施形態の光学系2と異なっている。詳細には、第2実施形態の光学系2は、照明光学系20の偏光分離光学素子21、第1光変調光学系30、および第1投写光学系50の左方向(+Y方向)に、照明光学系20の反射ミラー22、第2光変調光学系35、および第3投写光学系54が配設されているのに対し、本実施形態の光学系4は、照明光学系20の偏光分離光学素子21、第1光変調光学系30、および第1投写光学系50の上方向(+Z方向)に、照明光学系20の反射ミラー22、第2光変調光学系35、および第3投写光学系54が配設されている。
Further, the
また、第1光変調光学系30と第2光変調光学系35を構成する光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子が重力方向(−Z軸方向)、言い換えると上下方向(Z軸方向)に重ねられた形態で配設されている。例えば、第1入射側偏光板32と第2入射側偏光板37とが重力方向に重ねられた形態で配設されている。または、第1液晶パネル31と第2液晶パネル36とが重力方向に重ねられた形態で配設されている。
The optical elements constituting the first light modulation
また、本実施形態の光学系4において、光源15からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第3投写光学系54)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向(Z軸方向)に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。
Further, in the
発光ランプ16は、発光管17内部での放電により発光し、発光管17から射出された光束がリフレクター18で反射されることにより、発光ランプ16から後段側(照明光学系20の偏光分離光学素子21側)に射出される。
The light-emitting
本実施形態の光学系4は、発光ランプ16により、照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第3投写光学系54)までの光学素子のうち、第1光変調光学系30と第2光変調光学系35を構成する光学素子が発熱する。なお、発熱する第1光変調光学系30と第2光変調光学系35を構成する光学素子は、詳細には、第1入射側偏光板32と第2入射側偏光板37、第1液晶パネル31と第2液晶パネル36、および第1射出側偏光板33と第2射出側偏光板38となる。
The
上述したように配設される光学系4に対して、本実施形態のプロジェクター93は、光学系4の発熱する光学素子を冷却するための冷却ファン600を備えている。なお、冷却ファン600は、図6に示すように、第1光変調光学系30の下方向(−Z方向)に配設されている。そして冷却ファン600は、上方向(+Z方向)に冷却風を送風する。
In contrast to the
冷却ファン600を駆動させることにより、冷却風は、最初に冷却ファン600の上方向に配設される第1光変調光学系30を構成する光学素子(第1入射側偏光板32、第1液晶パネル31、および第1射出側偏光板33)を冷却する。次に冷却風は、第1光変調光学系30の上方向に配設される第2光変調光学系35を構成する光学素子(第2入射側偏光板37、第2液晶パネル36、および第2射出側偏光板38)を冷却して上方向に流動する。この動作により、発熱する光学素子は効率的に冷却される。
By driving the cooling
本実施形態のプロジェクター93は、冷却ファン600を備え、光学系4は、光源15に発光ランプ16を備えている他は、第2実施形態と同様である。そのため、第2実施形態に係る光学系2およびプロジェクター91が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
The
本実施形態のプロジェクター93の光学系4によれば、光源15からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第3投写光学系54)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向(上下方向:Z軸方向)に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。これにより、冷却ファン600を下方向(−Z方向)に配設することにより、発熱する光学素子を効率的に冷却することができる。また、重ねて配設することにより、最低限のファン数量による効率的な冷却を行うことができる。また、冷却を必要とする光学素子を重ねて配設することで冷却構造を簡素化できる。
According to the
本実施形態の光学系4において、光源15は、放電式の発光ランプ16を用いている。この発光ランプ16は、偏光分離光学素子21で、P偏光光とS偏光光に分離された際、P偏光光とS偏光光の強度は、互いに略等しくなっている。そのため、第1投写光学系50と第3投写光学系54に入射する入射光量強度は互いに略等しくなっている。これにより、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなく、違和感のないリアリティーのある画像表現が可能となる。
(第5実施形態)
In the
(Fifth embodiment)
図7は、第5実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図7を参照し、プロジェクター94における光学系5の構成および動作に関して説明する。
FIG. 7 is a schematic perspective view of an optical system in the projector according to the fifth embodiment. The configuration and operation of the
プロジェクター94の光学系5は、光変調素子として、赤色光、緑色光、および青色光に対応して3つの液晶パネルを用いる構成のいわゆる3板方式を採用している。光学系5の基本的構成は、第1実施形態と同様である。なお、光学系5は、3つの液晶パネルを用いることにより、液晶パネルで変調された赤色光、緑色光、および青色光の光束(光学像)を合成する色合成光学系を備えている。以下、光学系5の詳細を説明する。
The
光学系5は、赤色光用の光学系(赤色用光学系5R)、緑色光用の光学系(緑色用光学系5G)、および青色光用の光学系(青色用光学系5B)の3つの色光に合わせた光学系を備えている。各々の光学系(赤色用光学系5R、緑色用光学系5G、青色用光学系5B)は、光源100、照明光学系200、光変調光学系(第1光変調光学系300、第2光変調光学系350)などを備えて構成されている。また、光学系5は、色合成光学系(第1色合成光学系700、第2色合成光学系750)および投写光学系(第1投写光学系500、第2投写光学系550)などを備えて構成されている。
The
赤色用光学系5Rは、光源100として、赤色光を射出するLED光源(以降、赤色LED光源101)を備えている。照明光学系200として、偏光分離光学素子201と反射ミラー202を備えている。第1光変調光学系300として、光変調素子としての第1液晶パネル301、第1入射側偏光板302、および第1射出側偏光板303を備えている。また、第2光変調光学系350として、光変調素子としての第2液晶パネル351、第2入射側偏光板352、および第2射出側偏光板353を備えている。
The red
緑色用光学系5Gは、光源100として、緑色光を射出するLED光源(以降、緑色LED光源102)を備えている。照明光学系200として、偏光分離光学素子203と反射ミラー204を備えている。第1光変調光学系300として、光変調素子としての第1液晶パネル304、第1入射側偏光板305、および第1射出側偏光板306を備えている。また、第2光変調光学系350として、光変調素子としての第2液晶パネル354、第2入射側偏光板355、および第2射出側偏光板356を備えている。
The green
青色用光学系5Bは、光源100として、青色光を射出するLED光源(以降、青色LED光源103)を備えている。照明光学系200として、偏光分離光学素子205と反射ミラー206を備えている。第1光変調光学系300として、光変調素子としての第1液晶パネル307、第1入射側偏光板308、および第1射出側偏光板309を備えている。また、第2光変調光学系350として、光変調素子としての第2液晶パネル357、第2入射側偏光板358、および第2射出側偏光板359を備えている。
The blue
第1色合成光学系700は、第1クロスダイクロイックプリズム701を備えている。第1クロスダイクロイックプリズム701は、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に沿って略X字状に設けられている。3つの色光は、これらの誘電体多層膜により合成される。第2色合成光学系750は、第2クロスダイクロイックプリズム751を備えている。第2クロスダイクロイックプリズム751は、前述した第1クロスダイクロイックプリズム701と同様に構成され、同様の動作を行う。
The first color synthesis
第1投写光学系500は、第1投写レンズ501を備えており、第1クロスダイクロイックプリズム701で合成された光学像をスクリーン(図示省略)に投写する。第2投写光学系550は、第2投写レンズ551を備えており、第2クロスダイクロイックプリズム751で合成された光学像をスクリーンに投写する。なお、本実施形態の第1投写光学系500と第2投写光学系550は、重ねた投写画像となるように構成され、第1実施形態と同様に、立体画像として投写させている。
The first projection
ここで、本実施形態を説明する図7において、色合成光学系(第1色合成光学系700)から射出された光束の方向をX軸方向、X軸方向に直交して図7における紙面の上下方向をZ軸方向、X軸方向に直交して図7における紙面の略左右方向をY軸方向、としたXYZ直交座標系で示す。また、前記光束の進む方向を+X方向、+X方向に沿って上方向を+Z方向、+X方向に沿って略左方向を+Y方向とする。本実施形態の光学系5は、照明光学系200により、上下方向(重力方向を下方向とした場合)に光束が分離される。
Here, in FIG. 7 illustrating the present embodiment, the direction of the light beam emitted from the color synthesis optical system (first color synthesis optical system 700) is orthogonal to the X-axis direction and the X-axis direction. An XYZ orthogonal coordinate system in which the vertical direction is orthogonal to the Z-axis direction and the horizontal direction in FIG. The traveling direction of the light beam is defined as + X direction, the upward direction along + X direction is defined as + Z direction, and the substantially left direction along + X direction is defined as + Y direction. In the
なお、本実施形態の光学系5において、照明光学系200から投写光学系(第1投写光学系500、第2投写光学系550)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向(−Z方向)に重ねて配設されている。例えば、第1入射側偏光板302と第2入射側偏光板352とを重力方向に重ねて配設している。または、第1液晶パネル301と第2液晶パネル351とを重力方向に重ねて配設している。
In the
前述したように光学系5は、互いに同じ機能を有する光学素子を重力方向(−Z方向)に重ねて配設されており、第1光変調光学系300と第2光変調光学系350を構成する光学素子も重ねて配設されている。本実施形態では、第1光変調光学系300の上方向に第2光変調光学系350が配設される。
As described above, the
また、光学系5において、光源100からの光束を分離した後の後段に配設される、照明光学系200から投写光学系(第1投写光学系500、第2投写光学系550)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向(Z軸方向)に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。
Further, in the
本実施形態の光学系5は、照明光学系200により、上下方向(重力方向を下方向とした場合)に光束が分離される。そして、赤色用光学系5Rと緑色用光学系5Gと青色用光学系5Bを構成する、第2光変調光学系350と第2色合成光学系750と第2投写光学系550は、第1光変調光学系300と第1色合成光学系700と第1投写光学系500の上側(+Z方向)に位置する構成となっている。
In the
赤色用光学系5Rと緑色用光学系5Gと青色用光学系5Bとの動作は、色光が異なるのみであり、構成や動作は同様となる。従って、赤色用光学系5Rを取り上げて主に説明し、緑色用光学系5Gと青色用光学系5Bは、説明を簡略化する。また、本実施形態の光源100、照明光学系200、第1光変調光学系300、第2光変調光学系350の動作は、第1実施形態の光源10、照明光学系20、第1光変調光学系30、第2光変調光学系35の動作と略同様であるため、簡潔に説明する。
The operations of the red
赤色用光学系5Rにおいて、赤色LED光源101から射出された赤色の光束は、偏光分離光学素子201で、P偏光光が透過され、S偏光光が反射されることにより、光束が2つの偏光光に分離される。
In the red
偏光分離光学素子201を透過したP偏光光は、第1入射側偏光板302に入射し、第1入射側偏光板302を透過する。第1入射側偏光板302により、軸方向が更にそろったP偏光光が透過する。第1液晶パネル301は、ノーマリーブラック型のTN液晶であり、右目用で赤色光用の画像信号により駆動される。そして、第1液晶パネル301に入射したP偏光光は、第1液晶パネル301により、偏光軸が90°変換されて出力される。
The P-polarized light that has passed through the polarization separation
第1液晶パネル301に入射したP偏光光は、偏光軸が90°変換(いわゆるS偏光光に変換)され、第1射出側偏光板303に入射して、第1射出側偏光板303を透過する。そして、第1射出側偏光板303を透過した偏光光(第1液晶パネル301により変調して形成された光学像)は、第1クロスダイクロイックプリズム701の一方の側面(−Y方向の側面)に入射する。
The P-polarized light incident on the first
一方、偏光分離光学素子201で反射して分離されたS偏光光は、反射ミラー202で全反射され、第2入射側偏光板352に入射し、第2入射側偏光板352を透過する。第2入射側偏光板352により、軸方向が更にそろったS偏光光が透過することになる。第2液晶パネル351も、第1液晶パネル301と同様に、ノーマリーブラック型のTN液晶で構成され、左目用で赤色光用の画像信号により駆動される。そして、第2液晶パネル351に入射したS偏光光は、第2液晶パネル351により、偏光軸が90°変換されて出力される。
On the other hand, the S-polarized light reflected and separated by the polarization separation
第2液晶パネル351に入射したS偏光光は、偏光軸が90°変換(いわゆるP偏光光に変換)され、第2射出側偏光板353に入射して、第2射出側偏光板353を透過する。そして、第2射出側偏光板353を透過した偏光光(第2液晶パネル351により変調して形成された光学像)は、第2クロスダイクロイックプリズム751の一方の側面(−Y方向の側面)に入射する。
The S-polarized light incident on the second
緑色用光学系5Gにおいても、赤色用光学系5Rと同様に動作する。
緑色LED光源102から射出された緑色の光束は、偏光分離光学素子203で、P偏光光が透過され、S偏光光が反射されることにより、光束が2つの偏光光に分離される。分離されたP偏光光は、第1入射側偏光板305に入射し、その後、第1液晶パネル304、第1射出側偏光板306を経て、偏光光(第1液晶パネル304により変調して形成された右目用で緑色光用の光学像)は、第1クロスダイクロイックプリズム701の一方の側面(−X方向の側面)に入射する。
The green
The green light beam emitted from the green LED
一方、偏光分離光学素子203で反射して分離されたS偏光光は、反射ミラー204で全反射され、第2入射側偏光板355に入射し、その後、第2液晶パネル354、第2射出側偏光板356を経て、偏光光(第2液晶パネル354により変調して形成された左目用で緑色光用の光学像)は、第2クロスダイクロイックプリズム751の一方の側面(−X方向の側面)に入射する。
On the other hand, the S-polarized light reflected and separated by the polarization separation
青色用光学系5Bにおいても、赤色用光学系5Rと同様に動作する。
青色LED光源103から射出された青色の光束は、偏光分離光学素子205で、P偏光光が透過され、S偏光光が反射されることにより、光束が2つの偏光光に分離される。分離されたP偏光光は、第1入射側偏光板308に入射し、その後、第1液晶パネル307、第1射出側偏光板309を経て、偏光光(第1液晶パネル307により変調して形成された右目用で青色光用の光学像)は、第1クロスダイクロイックプリズム701の一方の側面(+Y方向の側面)に入射する。
The blue
The blue light beam emitted from the blue
一方、偏光分離光学素子205で反射して分離されたS偏光光は、反射ミラー206で全反射され、第2入射側偏光板358に入射し、その後、第2液晶パネル357、第2射出側偏光板359を経て、偏光光(第2液晶パネル357により変調して形成された左目用で青色光用の光学像)は、第2クロスダイクロイックプリズム751の一方の側面(+Y方向の側面)に入射する。
On the other hand, the S-polarized light reflected and separated by the polarization separation
第1クロスダイクロイックプリズム701の3側面に入射した、右目用の、赤色光用、緑色光用、および青色光用の光学像は合成され、第1投写レンズ501を介して投写される。また、同様に、第2クロスダイクロイックプリズム751の3側面に入射した、左目用の、赤色光用、緑色光用、および青色光用の光学像は合成され、第2投写レンズ551を介して投写される。
The optical images for the right eye, red light, green light, and blue light incident on the three side surfaces of the first cross
この投写により、第1投写レンズ501を介して投写された右目用の投写画像(図示省略)と、第2投写レンズ551を介して投写された左目用の投写画像(図示省略)とが重なり、1つの投写画像(図示省略)としてスクリーンに投写される。ユーザーは、第1実施形態と同様に、第1射出側偏光板303,306,309と同一の偏光軸を有する偏光素子が右目用に、また、第2射出側偏光板353,356,359と同一の偏光軸を有する偏光素子が左目用に配設された眼鏡9を装着して、重なった投写画像を見ることにより、立体画像として認識することができる。
By this projection, the projection image for the right eye (not shown) projected through the
第5実施形態に係る光学系5は、光変調素子として、赤色光、緑色光、および青色光に対応して3つの液晶パネル(第1液晶パネル301,304,307、および第2液晶パネル351,354,357)を用いる3板方式を採用していることが、第1実施形態と異なる主用な箇所である。それ以外は、第1実施形態と同様である。そのため、第1実施形態に係る光学系1およびプロジェクター90が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する他、以下の効果が得られる。
The
本実施形態のプロジェクター94によれば、3板方式を採用しても、色合成光学系(第1色合成光学系700、第2色合成光学系750)を用いることにより、立体画像を得ることができる。
According to the
本実施形態のプロジェクター94の光学系5によれば、光源100からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系200から投写光学系(第1投写光学系500、第2投写光学系550)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を上下方向(Z軸方向)に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。これにより、3板方式を採用しても、無駄となる空間領域が低減された、効率的な配設を行うことができるため、光学系5を小型化したユニットとして構成できる。
(第6実施形態)
According to the
(Sixth embodiment)
図8は、第6実施形態のプロジェクターにおける光学系の模式的斜視図である。図8を参照し、プロジェクター95における光学系6の構成および動作に関して説明する。
FIG. 8 is a schematic perspective view of an optical system in the projector of the sixth embodiment. The configuration and operation of the optical system 6 in the
プロジェクター95の光学系6は、図7に示す第5実施形態のプロジェクター94の光学系5を構成する第1色合成光学系700と第2色合成光学系750との色合成光学系を、1つの色合成光学系760として構成したことが異なる。その他は、第5実施形態の構成と同様となる。従って、第5実施形態と同様の構成部には、同様の符号を付記し、その詳細な説明は省略する。
The optical system 6 of the
本実施形態の光学系6の色合成光学系760は、1つのクロスダイクロイックプリズム761で構成されている。そして、クロスダイクロイックプリズム761は、第5実施形態(図7に示す)での第1色合成光学系700の第1クロスダイクロイックプリズム701を、第2色合成光学系750の第2クロスダイクロイックプリズム751と共有化した形態として構成されている。
The color synthesizing
第1クロスダイクロイックプリズム701と第2クロスダイクロイックプリズム751は、第5実施形態で説明したように、同じ構成と機能を有しているため、個別に配設せずに、1つのクロスダイクロイックプリズム761として構成して配設している。従って、第1光変調光学系300から射出された各色光は、クロスダイクロイックプリズム761の下側(−Z方向側)の領域で合成させて射出させ、第1投写レンズ501に入射させる。また、第2光変調光学系350から射出された各色光は、クロスダイクロイックプリズム761の上側(+Z方向側)の領域で合成させ、第2投写レンズ551に入射させる。
Since the first cross
本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
光学系6の色合成光学系760は、第5実施形態で示す第1色合成光学系700の第1クロスダイクロイックプリズム701と第2色合成光学系750の第2クロスダイクロイックプリズム751とを共有化して1つにしたクロスダイクロイックプリズム761で構成されている。これにより、第5実施形態で示す2つのクロスダイクロイックプリズム(第1クロスダイクロイックプリズム701、第2クロスダイクロイックプリズム751)の数を削減することができ、また、光学系6の構造をシンプルにすることができる。併せて光学系6を構成する光学素子の固定構造も簡素化できる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The color synthesis
なお、上述した第1〜第6実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良などを加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。 In addition, it is not limited to the 1st-6th embodiment mentioned above, It is possible to add and implement various changes, improvements, etc. in the range which does not deviate from the summary. A modification will be described below.
前記第1実施形態では、第1投写レンズ51、第2投写レンズ53の光軸51a,53aは、各々の第1投写レンズ51、第2投写レンズ53に入射する光束の光軸30a,35aに比べて、第1投写画像61、第2投写画像62を重ねて形成する投写画像60の中心方向にズレて構成されている。これにより、重なった投写画像60を構成している。しかし、これに限られず、第1投写レンズ51、第2投写レンズ53の光軸51a,53aは、各々の第1投写レンズ51、第2投写レンズ53に入射する光束の光軸30a,35aに対してずらして構成することにより、第1投写画像61と第2投写画像62とを独立した投写画像として良好に投写させることもできる。
In the first embodiment, the
前記第1〜第3実施形態、および第5、第6実施形態の光源10,100は、LED光源11,101〜103を用いている。また、前記第4実施形態の光源15は、放電式の発光ランプ16を用いている。このような、LED光源11,101〜103、発光ランプ16などの光源は、P偏光光、S偏光光の強度が互いに略等しく(偏光比率が等しく)なっている。しかし、これに限られず、P偏光光、S偏光光の光量強度が偏っている(偏光比率が異なっている)光源であるLD光源や、SLD光源を用いることもできる。このような、固体光源としてのLD光源やSLD光源を用いる場合には、光源を複数の光源アレイとして構成することや、光源の配置角度を偏光分離軸に対し、傾けた配置とするなどの構成にすることにより、偏光分離後の光量強度を調整することが可能となり、P偏光光、S偏光光の光量強度を略等しくできる。これにより、LD光源やSLD光源を用いた場合にも、例えば第1投写光学系50と第2投写光学系52に入射する入射光量強度は互いに略等しくなり、立体画像を投写した場合、投写画像の明るさに偏りがなくなり、違和感がなくリアリティーのある画像表現が可能となる。
The
また、光源としてLD光源やSLD光源を用いた場合、LD光源やSLD光源は、指向性が強いため、指向性の弱い光源(例えば、LED光源11,101〜103や発光ランプ16などの光源)に比べ、光束の配光分布において平行光成分が多く、投写レンズのFナンバーで定義される呑込み角を小さくできる。これにより、前記第1〜第6実施形態で用いた指向性の弱い光源に用いた投写レンズ(第1投写レンズ51,501、第2投写レンズ53,551、第3投写レンズ55)に比べ、投写レンズの口径を小さくすることができる。また、レンズシフト機構を用いる場合には、指向性の弱い光源にレンズシフト機構を用いる場合に比べ、シフト範囲を広く設定することができる。これにより、投写レンズを含めた投写光学系を前記第1〜第6実施形態で用いた投写光学系に比べ、小型化することができる。
When an LD light source or an SLD light source is used as the light source, the LD light source or the SLD light source has a high directivity, and thus a light source with a low directivity (for example, a light source such as the
また、光源としてLD光源やSLD光源を用いた場合、LD光源やSLD光源は、エテンデュが大きい。しかし、前記第1〜第6実施形態の構成のように、1つのプロジェクター内で、偏光分離光学素子によりP偏光光による光路系とS偏光光による光路系との2つの光路系に分離し、2つの光路系に対応させて2つの投写光学系を有して画像を投写する構成の場合、エテンデュの変化を抑えることができ、光利用効率を低下させない投写画像を実現できる。 When an LD light source or an SLD light source is used as the light source, the LD light source or SLD light source has a large etendue. However, as in the configurations of the first to sixth embodiments, in one projector, the polarization separation optical element separates the optical path system by P-polarized light and the optical path system by S-polarized light into two optical path systems, In the case of a configuration in which an image is projected by having two projection optical systems corresponding to the two optical path systems, a change in etendue can be suppressed, and a projected image that does not reduce the light utilization efficiency can be realized.
前記第2実施形態のプロジェクター91は、第1投写画像61、第3投写画像63を、1つの平面で構成されるスクリーンSに別々に投写させることができる。しかし、第1投写光学系50または第3投写光学系54のいずれかの焦点距離を異ならせ、異ならせた焦点距離に合わせて別のスクリーンを設置することにより、奥行きのある投写画像として投写させることも可能となり、投写画像の演出効果を向上させることができる。なお、この効果は、第2実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
The
前記第1実施形態のプロジェクター90の光学系1において、光源10からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の光学素子(第1入射側偏光板32、第2入射側偏光板37、第1液晶パネル31、第2液晶パネル36、第1射出側偏光板33、第2射出側偏光板38)のうち、少なくとも1つは、一体化されていてもよい。詳細には、第1入射側偏光板32、第2入射側偏光板37は、偏光軸方向は異なっているが同じ機能を有しており、別体で構成されている。しかし、これを一体化させることでもよい。また、第1液晶パネル31、第2液晶パネル36や、第1射出側偏光板33、第2射出側偏光板38においても同様に一体化してもよい。これにより、光学系1を更に小型化したユニットとして構成できる。なお、これは、第1実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
In the optical system 1 of the
前記第1実施形態のプロジェクター90の光学系1において、光源10からの光束を分離した後の後段に配設される照明光学系20から投写光学系(第1投写光学系50、第2投写光学系52)までの光学素子は、互いに同じ機能を有する光学素子を水平方向に重ねて配設することと併せて、その光学素子どうしの離間距離を短くさせ(隣接させ)て配設している。しかし、全ての光学素子を隣接させなくても、少なくとも1つの光学素子を隣接させることでも、光学系1の小型化に効果がある。なお、これは、第1実施形態以外の前記実施形態でも同様である。
In the optical system 1 of the
前記第1、第5、第6実施形態では2つの投写画像を重ねた(一致させた)投写画像としているが、一致させずに、2つの投写画像を、スクリーンに対して別々の位置に投写させる光学系とすることも可能である。これにより、複数の投写画像を1つのプロジェクターで実現でき、プロジェクターの利便性を向上させることができる。 In the first, fifth, and sixth embodiments, two projected images are superimposed (matched), but the two projected images are projected at different positions with respect to the screen without matching. It is also possible to use an optical system. Thereby, a plurality of projected images can be realized by one projector, and the convenience of the projector can be improved.
前記第1実施形態のプロジェクター90の光学系1において、第1光変調光学系30、第2光変調光学系35の光変調素子としての第1液晶パネル31、第2液晶パネル36は、透過型の液晶パネルを採用しているが、反射型の液晶パネルなど、反射型の光変調素子を用いることも可能である。なお、これは、第1実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
In the optical system 1 of the
前記第1実施形態のプロジェクター90の光学系1において、第1光変調光学系30、第2光変調光学系35の光変調素子として、第1液晶パネル31、第2液晶パネル36を採用している。しかし、これに限られず、一般に、入射光束を画像信号に基づいて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調素子などを採用してもよい。なお、マイクロミラー型光変調素子としては、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)を用いることができる。なお、これは、第1実施形態以外の前記実施形態でも適用できる。
In the optical system 1 of the
1〜6…光学系、10,15…光源、20…照明光学系、21…偏光分離光学素子、30…第1光変調光学系、31…第1液晶パネル、32…第1入射側偏光板、33…第1射出側偏光板、35…第2光変調光学系、36…第2液晶パネル、37…第2入射側偏光板、38…第2射出側偏光板、50…第1投写光学系、51…第1投写レンズ、52…第2投写光学系、53…第2投写レンズ、54…第3投写光学系、60…投写画像、61…第1投写画像、62…第2投写画像、90〜95…プロジェクター、100…光源、200…照明光学系、300…第1光変調光学系、350…第2光変調光学系、500…第1投写光学系、550…第2投写光学系、600…冷却ファン、700…第1色合成光学系、750…第2色合成光学系、760…色合成光学系。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-6 ...
Claims (13)
前記光源から射出される光束を分離し、当該分離された各々の光束を後段に配設される光学素子に入射させる照明光学系と、
前記照明光学系に対応し、当該照明光学系から入射する前記各々の光束を変調する複数の光変調光学系と、
前記複数の光変調光学系に対応し、当該複数の光変調光学系により変調されて形成された光学像を各々投写する複数の投写光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 A light source;
An illumination optical system that separates the luminous flux emitted from the light source and causes each of the separated luminous flux to enter an optical element disposed in a subsequent stage;
A plurality of light modulation optical systems that correspond to the illumination optical system and modulate the light beams incident from the illumination optical system;
A projector comprising: a plurality of projection optical systems that correspond to the plurality of light modulation optical systems and that project optical images formed by being modulated by the plurality of light modulation optical systems, respectively.
前記複数の投写光学系の投写領域は、少なくとも一部が重なることを特徴とするプロジェクター。 The projector according to claim 1,
The projection area of the plurality of projection optical systems overlaps at least partly.
前記複数の投写光学系の投写領域は、重ならず独立した投射映像を得られることが可能であることを特徴とするプロジェクター。 The projector according to claim 1 or 2, wherein
A projector characterized in that the projection areas of the plurality of projection optical systems can obtain independent projection images without overlapping.
前記複数の投写光学系を構成する投写レンズの各々の光軸は、各々の前記投写レンズに入射する光束の光軸に対してズレていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-3, Comprising:
An optical axis of each of projection lenses constituting the plurality of projection optical systems is deviated from an optical axis of a light beam incident on each of the projection lenses.
前記照明光学系は、前記光源からの光束を分離する偏光分離光学素子を備え、
前記偏光分離光学素子は、P偏光光を透過させ、S偏光光を反射させることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-4, Comprising:
The illumination optical system includes a polarization separation optical element that separates a light beam from the light source,
The projector according to claim 1, wherein the polarization separation optical element transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
前記複数の投写光学系の少なくとも1つは、前記投写光学系を構成する投写レンズを移動可能とするレンズシフト機構を備えていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-5, Comprising:
At least one of the plurality of projection optical systems includes a lens shift mechanism that can move a projection lens constituting the projection optical system.
前記レンズシフト機構を備える前記投写光学系の前記投写レンズは、他方の投写光学系の投写レンズに比較して口径の大きいレンズを有していることを特徴とするプロジェクター。 The projector according to claim 6, wherein
The projector according to claim 1, wherein the projection lens of the projection optical system including the lens shift mechanism includes a lens having a larger aperture than the projection lens of the other projection optical system.
前記投写光学系は、第1の投写光学系と第2の投写光学系とを有し、
前記第1の投写光学系と前記第2の投写光学系に入射する入射光量強度は互いに等しいことを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-7, Comprising:
The projection optical system includes a first projection optical system and a second projection optical system,
The projector according to claim 1, wherein the intensity of incident light amounts incident on the first projection optical system and the second projection optical system are equal to each other.
前記照明光学系から前記投写光学系までの光学素子のうち、少なくとも互いに同じ機能を有し発熱する前記光学素子は、重力方向に重ねて配設されていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-8, Comprising:
Of the optical elements from the illumination optical system to the projection optical system, at least the optical elements having the same function and generating heat are arranged to overlap each other in the direction of gravity.
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも1つは、隣接して配設されていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-9, Comprising:
The projector according to claim 1, wherein at least one of the plurality of optical elements that are disposed in a subsequent stage after separating the light flux from the light source and have the same function is disposed adjacent to each other.
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも1つは、共有化されていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-10, Comprising:
The projector according to claim 1, wherein at least one of the plurality of optical elements that are arranged in a subsequent stage after separating the light flux from the light source and have the same function is shared.
前記光源からの光束を分離した後の後段に配設され、互いに同じ機能を有する複数の前記光学素子の少なくとも1つは、一体化されていることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-11, Comprising:
A projector characterized in that at least one of the plurality of optical elements that are arranged in a subsequent stage after separating a light beam from the light source and have the same function is integrated.
前記光源は、指向性の強い光源であることを特徴とするプロジェクター。 It is a projector as described in any one of Claims 1-12, Comprising:
The projector is characterized in that the light source is a highly directional light source.
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