JP2011095291A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】明るい画像を投射でき簡素な構造を有するプロジェクターを提供すること。
【解決手段】このプロジェクター100では、主制御部99に制御された光束調整部80がランプ部21aと凹レンズ21bとの相対位置を変化させることにより、凹レンズ21bから射出させる光束幅を変化させる。これにより、例えば液晶ライトバルブ50a,50b,50cに入射させる照明光束IBの入射角度範囲を狭めることにより、投射画像のコントラストを向上させることができ、或いは投射光学系70による遮光を低減してコントラストを向上させることができる。本プロジェクター100によれば、凹レンズ21bを移動させるだけの簡素な構造によってコントラストを向上させることができ、遮光による光量ロスを少なくして明るい画像投射することができる。
【選択図】図1
【解決手段】このプロジェクター100では、主制御部99に制御された光束調整部80がランプ部21aと凹レンズ21bとの相対位置を変化させることにより、凹レンズ21bから射出させる光束幅を変化させる。これにより、例えば液晶ライトバルブ50a,50b,50cに入射させる照明光束IBの入射角度範囲を狭めることにより、投射画像のコントラストを向上させることができ、或いは投射光学系70による遮光を低減してコントラストを向上させることができる。本プロジェクター100によれば、凹レンズ21bを移動させるだけの簡素な構造によってコントラストを向上させることができ、遮光による光量ロスを少なくして明るい画像投射することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶パネル等の光変調装置を照明することによって形成した画像をスクリーン上に投射するプロジェクターに関する。
プロジェクターとして、照明装置から射出され偏光ビームスプリッタを介して反射型のライトバルブに入射させる光束の幅を照明装置の出口に設けた光学絞りによって調節することにより、明るい画像とコントラスト比の高い画像とを切り換えて表示するものがある(特許文献1参照)。別のプロジェクターとして、光源からの光束がインテグレータに入射する前に、インテグレータのレンズセルに対応した開口形状を有する光束制御手段によって遮光することで、迷光による投射画像の色ムラを防止するものがある(特許文献2参照)。
しかし、上記のようなプロジェクターでは、光学絞りや光束制御手段によって照明光が遮断されるので、コントラストや色ムラ特性が向上しても、極端に明るさが低下する。また、光学絞り等を用いる限り、遮光によって光学絞り等に温度上昇が生じるので、安定した動作を確保するためには光学絞り等を冷却する必要があり、照明系やその周辺構造が複雑となる。
そこで、本発明は、明るい画像を投射でき簡素な構造によってコントラストを向上させることができるプロジェクターを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、照明用の光束を射出する光源と、光源からの光束を収束させる集光素子と、集光素子からの光束を平行化する平行化素子とを有する照明装置と、照明装置から射出された光束を変調する光変調装置と、光源と集光素子と平行化素子とのうち少なくとも2つの相対位置を変化させることにより、平行化素子から射出させる光束幅を変化させる光束調整部とを備える。
上記プロジェクターによれば、光束調整部が光源と集光素子と平行化素子とのうち少なくとも2つの相対位置を変化させることにより、平行化素子から射出させる光束幅を変化させるので、結果的に、光変調装置に入射させる照明光束の入射角度範囲を狭めてコントラストを向上させることができる。つまり、本プロジェクターによれば、照明装置の構成要素を移動させるだけの簡素な構造によってコントラストを向上させることができ、遮光による光量ロスや熱の発生を少なくして明るい画像投射することができる。
本発明の具体的な側面によれば、上記プロジェクターにおいて、光束調整部が、照明装置内で平行化素子をシステム光軸方向に移動させる。この場合、平行化レンズの移動のみで足り、光束幅の調整が簡易になる。
本発明の別の側面によれば、光束調整部が、照明装置内で光源及び集光素子をシステム光軸方向に移動させる。この場合、光束調整部の移動機構を組み込みやすく、光束調整部をより簡易なものとできる。
本発明のさらに別の側面によれば、光束調整部が、照明装置内で光源をシステム光軸方向に移動させる。この場合、光源の移動のみで足り、比較的少ない移動量で光束幅の調整が可能になる。
本発明のさらに別の側面によれば、集光素子が、楕円面型の反射鏡であり、平行化素子が、平行化レンズである。この場合、反射鏡によって収束光束を形成し、例えば凹レンズである平行化レンズによって収束光束を平行化することができる。
本発明のさらに別の側面によれば、照明装置が、平行化素子から射出された光束を複数の光束に分割する第1レンズアレイと、第1レンズアレイから射出された複数の光束の状態を調節する第2レンズアレイと、第2レンズアレイを通過した複数の光束を重畳させる重畳レンズとを有する。この場合、照明装置から射出され光変調装置の被照明領域上に入射する光束を分割及び重畳によって均一化することができる。この際、光束調整部によって平行化素子から射出され第1レンズアレイに入射する光束幅を変化させることで、光変調装置の被照明領域上の各位置に入射させる照明光束の入射角度範囲を適宜変化させることができる。
本発明のさらに別の側面によれば、光束調整部によって光束幅を相対的に減少させた第1モードと、光束調整部によって光束幅を相対的に増加させた第2モードとの間で照明状態を切り換えて表示動作を行わせる制御部を有する。この場合、コントラストを優先した第1モードと、照明光の明るさ(照明効率)等を優先した第2モードとの間で切り換えて動作させることができるので、例えば投射画像の設置環境やシーンに応じて動作するプロジェクターを提供することができる。
〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、本発明の第1実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
以下、図1等を参照して、本発明の第1実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るプロジェクター100は、照明装置10、光束調整部80、色分離導光光学系40、光変調部50、クロスダイクロイックプリズム60、投射光学系70、及び制御装置90を備える。
プロジェクター100を構成する光学要素、即ち照明装置10、色分離導光光学系40、光変調部50、クロスダイクロイックプリズム60、及び投射光学系70は、遮光性を有するライトガイドであるケース部材11中に略全体が収納されている。また、これらの光学要素は、ケース部材11の内面等に設けられた保持部(不図示)に組付けられている。
照明装置10は、光源ランプユニット20と、均一化光学系30とを備える。これらのうち、光源ランプユニット20は、ランプ部21aと、凹レンズ21bとを備える。ランプ部21aは、光源としての発光管22aと、集光素子としての凹面鏡22bとを有する。発光管22aは、例えば高圧水銀ランプ等で構成され、照明用の光束を発散するように射出する。凹面鏡22bは、楕円面型の反射鏡であり、その第1焦点に配置された発光管22aからの光束を反射することにより第2焦点に向けて収束させる。凹レンズ21bは、平行化素子又は平行化レンズであり、ランプ部21aから収束されつつ射出された光源光束をシステム光軸SAに略平行な光束に平行化する役割を有する。このため、凹レンズ21bの焦点は、凹面鏡22bの第2焦点と略一致する位置に配置されている。均一化光学系30は、第1及び第2レンズアレイ31,32と、偏光変換部材34と、重畳レンズ35とを備える。このうち、第1レンズアレイ31は、マトリクス状に配置された複数の要素レンズ31aからなり、光源ランプユニット20から射出された光束を、要素レンズ31aの区画に対応して複数の部分光束に分割する。また、第2レンズアレイ32は、複数の要素レンズ31aにそれぞれ対応して配置された複数の要素レンズ32aからなり、第1レンズアレイ31からの各部分光束の発散状態を調整する。偏光変換部材34は、PBSプリズム及びミラーを組み込んだ構造を有する複数のプリズム素子34aを有し、第2レンズアレイ32から射出した光源光を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ35は、第2レンズアレイ32から射出し偏光変換部材34を経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部50に設けた各色の液晶ライトバルブ50a,50b,50cに対する重畳照明を可能にする。
光束調整部80は、本実施形態の場合、光源ランプユニット20の凹レンズ21bに対して設けられており、凹レンズ21bをZ方向に平行なシステム光軸SAに沿って滑らかに往復移動させることができる。この光束調整部80は、1軸のスライド移動機構であり、手動で動作させることもできるが、この場合、スライド移動機構に付随してモータ等を組み込んであり、後述する光束調整駆動部94によって電気的に動作させるようになっている。このように、光束調整部80によって凹レンズ21bをシステム光軸SAに沿って適当な位置に移動させることにより、ランプ部21aに対する凹レンズ21bの相対位置又は両者の間隔を調整することができ、光源ランプユニット20から射出される照明光束の幅を所望のタイミングで増減させることができる。このように光源ランプユニット20から射出される光束幅を増減させることにより、照明装置10の重畳レンズ35を通過する照明光の光束幅を増減させることができるので、結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束の入射角度範囲を随時増減することができる。つまり、光束調整部80による凹レンズ21bの位置調整によって、液晶ライトバルブ50a,50b,50cへ入射する照明光の入射角を投射前又は投射中に増減変更することができるので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストを随時調整することができる。
色分離導光光学系40は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー42a,42b,42cと、3つのフィールドレンズ43a,43b,43cと、リレーレンズ44a,44bとを備え、光源ランプユニット20から射出された照明光を赤(R)色、緑(G)色、及び青(B)色の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ50a,50b,50cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー41aは、RGBの3色のうちR色の照明光LRを反射しG色及びB色の照明光LG,LBを透過させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、GBの2色のうちG色の照明光LGを反射しB色の照明光LBを透過させる。つまり、第1ダイクロイックミラー41aで反射された赤色光LRは、フィールドレンズ43aのある第1光路OP1に導かれ、第1ダイクロイックミラー41aを透過して第2ダイクロイックミラー41bで反射された緑色光LGは、フィールドレンズ43bのある第2光路OP2に導かれ、第2ダイクロイックミラー41bを通過した青色光LBは、フィールドレンズ43cのある第3光路OP3に導かれる。各色用のフィールドレンズ43a,43b,43cは、第2レンズアレイ32から射出され光変調部50に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ50a,50b,50cの被照射領域上において、システム光軸SAに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。一対のリレーレンズ44a,44bは、第1光路OP1や第2光路OP2よりも相対的に長い第3光路OP3上に配置され、入射側の第1のリレーレンズ44aの直前に形成された像を、ほぼそのまま射出側のフィールドレンズ43cに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。
光変調部50は、3色の照明光LR,LG,LBがそれぞれ入射する3つの液晶ライトバルブ50a,50b,50cを備える。各液晶ライトバルブ50a,50b,50cは、光変調装置として機能し、中央に配置される液晶パネル51a,51b,51cと、これを挟むように一方の光路上流側に配置される入射側偏光フィルター52a,52b,52cと、他方の光路下流側に配置される射出側偏光フィルター53a,53b,53cとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ50a,50b,50cにそれぞれ入射した各照明光LR,LG,LBは、各液晶ライトバルブ50a,50b,50cに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。なお、液晶パネル51a,51b,51cは、透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。
クロスダイクロイックプリズム60は、カラー画像を合成するための光合成光学系であり、その内部には、R光反射用の第1ダイクロイック膜61と、B光反射用の第2ダイクロイック膜62とが、平面視X字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム60は、液晶ライトバルブ50aからの赤色光LRを第1ダイクロイック膜61での反射によって折り曲げて−X方向に射出させ、液晶ライトバルブ50bからの緑色光LGを両ダイクロイック膜61,62を介して−X方向に直進・射出させ、液晶ライトバルブ50cからの青色光LBを第2ダイクロイック膜62での反射によって折り曲げて−X方向に射出させる。
投射光学系70は、光変調部50によって形成されクロスダイクロイックプリズム60で合成された変調光すなわち画像光をスクリーン(不図示)上に所望の倍率のカラー画像として投射する。
図2(A)及び2(B)は、光束調整部80による凹レンズ21bの移動の効果を説明する図である。図2(A)の場合、凹レンズ21bは、標準的な位置に配置されており、光源ランプユニット20から射出される照明光束の幅は、比較的広くなっている。図2(A)の状態は、照明光の明るさや均一性、熱的負荷の低減等に関する要求、特に照明効率に関する要求を優先した標準的な状態、すなわち第2モードに相当する。一方、図2(B)の場合、凹レンズ21bは、均一化光学系30側にシフトさせた位置に配置されており、光源ランプユニット20から射出される照明光束の幅は、比較的狭くなっている。図2(B)の状態は、コントラストを優先した特別な状態、すなわち第1モードに相当する。なお、図2(A)及び2(B)は、図示の都合上、システム光軸SA方向に圧縮するように変形して表示されている。また、点線で示す照明光束IB'は、偏光変換部材34で外側すなわち+X側に拡張される光束を意味するものとする。
図2(A)に示す第2モードの場合、凹レンズ21bがランプ部21aから標準的に離れた状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に比較的大きな光束幅W2で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ2が比較的大きくなって、斜め入射光が比較的増加するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは標準的なものとなる。ただし、照明光の明るさや均一性、熱的負荷の低減等に関する要求、特に照明効率に関する要求を優先する。なお、X軸方向に関する入射角度範囲±θ2は、偏光変換部材34の通過に際して光路の折り曲げによって外側に広げられた点線で示されている照明光束IB'によって定まり、Y軸方向に関する入射角度範囲±θ2(不図示)は、偏光変換部材34の通過に際して光路の折り曲げがなく元のまま実線で示されている照明光束IBによって定まる。
図2(B)に示す第1モードの場合、凹レンズ21bが第1レンズアレイ31に近づく側に距離Sだけ移動してランプ部21aから標準よりも離れた特別な状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に比較的小さな光束幅W1で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ1が比較的小さくなって、斜め入射光が比較的減少するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは比較的高くなる。以上において、照明光束IBを遮蔽しないで光束幅W1を小さくするので、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上における照度の低下を抑えることができる。なお、凹レンズ21bの移動距離Sが比較的少ないので、照明光束IBは、略平行化された状態に保たれる。
図1に戻って、制御装置90は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部91と、画像処理部91の出力に基づいて各液晶ライトバルブ50a,50b,50cを駆動するパネル駆動部92と、発光管22aに給電して発光管22aの点灯状態を調整する点灯駆動部93と、光束調整部80を電気的に駆動する光束調整駆動部94と、これらの回路部分91,93,94等の動作を制御する主制御部99とを備える。
制御装置90において、画像処理部91は、入力された外部画像信号に対して色補正、歪補正等を含む各種補正を行うことや、外部画像信号に代えて或いは重畳して文字情報等を表示する画像信号を形成することができる。
パネル駆動部92は、画像処理部91から出力された画像処理後の画像信号に基づいて各液晶ライトバルブ50a,50b,50cの状態を調節する駆動信号を発生する。これにより、画像処理部91から入力された画像信号に対応して、液晶ライトバルブ50a,50b,50cにおいて、透過率分布としての画像を形成することができる。
点灯駆動部93は、発光管22aに供給する電圧や電流の振幅や周期等を調節することによって、発光管22aの発光状態を調節する。
光束調整駆動部94は、光束調整部80を適宜動作させることにより、凹レンズ21bの位置を監視しつつ凹レンズ21bをシステム光軸SA上の所望位置に移動させることができる。具体的な例では、凹レンズ21bを、図2(A)に示す標準的な第2モードの位置と、図2(B)に示す特別な第1モードの位置とに切り替えて移動させる。図2(A)に示すように凹レンズ21bが第2モードの位置にあるとき、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲を広げることになり、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストを標準的なものとできる。図2(B)に示すように凹レンズ21bが第1モードの位置にあるとき、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲を狭めることになり、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストを向上させることができる。なお、凹レンズ21bが第1モードの位置と第2モードの位置との間に配置する場合、表示のコントラストを中間的に向上させることができる。
主制御部99は、マイクロコンピューターからなり、画像処理部91、点灯駆動部93、光束調整駆動部94等を制御するために適宜用意されたプログラムに基づいて動作する。主制御部99は、制御部として、第1モードと第2モードといずれで動作させるかのモード情報を記憶部に保管しており、このモード情報に基づいて光束調整駆動部94を駆動する。モード情報の設定は、ユーザが主制御部99にキー入力等で指示することもできるが、画像処理部91に入力された画像信号の状態に応じて変化させることもできる。ユーザが主制御部99に設定を行う場合、例えばシアターのような暗室環境では、高コントラストであること望ましく、ユーザ指定の固定的モード情報として第1モードを設定する。また、一般的な使用環境では、照明光の明るさや均一性、熱的負荷の低減等を優先し、ユーザ指定の固定的モード情報として第2モードを設定する。一方、ユーザの指定によって入力画像信号に応じて随時モード設定を切り換えて動作させる場合、例えばシーンが暗いときには、画像に適合させた個別モード情報として第1モードを設定してコントラストを高め、シーンが明るいときには、画像に適合させた個別モード情報として第2モードを設定して照明光の明るさや均一性、熱的負荷の低減等を図る。
以下、図3のフローチャートを用いてプロジェクター100の調光動作について説明する。
まず、プロジェクター100に画像信号入力端子を介してビデオ信号が入力されると、画像処理部91は、パネル駆動部92に処理後の信号を出力する(ステップS11)。この際、画像処理部91は、ビデオ信号から画像における輝度ピーク値等を検出して主制御部99に出力するとともに、ビデオ信号の解像度を適当に変換して液晶ライトバルブ50a,50b,50cの画素数に適合させる。
次に、主制御部99は、制御部として、ユーザ指定の基本モード情報が第1指定モードと第2指定モードとのいずれに設定されているかを確認する(ステップS12)。さらに、主制御部99は、ユーザ指定の基本モード情報が第2指定モードに設定されている場合、画像処理部91で画像処理したビデオ信号のシーンが暗いときには、画像に適合させた個別モード情報を第1モードに設定し、画像処理部91で画像処理したビデオ信号のシーンが明るいときには、画像に適合させた個別モード情報を第2モードに設定する(ステップS12)。この際、ビデオ信号の輝度ピーク値が極端に高くも低くもなく中間程度である場合には、輝度ピーク値に応じて凹レンズ21bを極端な第1モードの位置と第2モードの位置との間で連続的又は段階的に変化させて配置することもできる。この場合、中間的なモード(ここでは、第1モードの一種と考える)での画像投射が可能になり、シーンに応じてコントラストを連続的に変化させることができる。なお、主制御部99は、ユーザ指定の基本モード情報が第2指定モードに設定されている場合、ビデオ信号に関わらずモード情報を第2モードに設定する。
次に、主制御部99は、画像に適合させた個別モード情報が切り換えられたか否かを判断する(ステップS13)。ここで、前回のシーンの設定が第1モードで今回のシーンで第2モードに切り替わった場合や、逆に、前回のシーンの設定が第2モードで今回のシーンで第1モードに切り替わった場合、主制御部99は、個別モード情報の切り換えがあったものと判定する。なお、上記のような中間的なモードで投射を行っている場合、中間的なモード内で凹レンズ21bの移動に相当するモードの状態変化があったか否かが判断される。
次に、主制御部99は、個別モード情報が切り換えられた場合(ステップS13のY)、光束調整駆動部94を介して光束調整部80を動作させ、照明状態を切り替える(ステップS14)。具体的には、凹レンズ21bを、例えば図2(A)の状態から図2(B)の位置に移動させ、或いは図2(B)の状態から図2(A)の位置に移動させる。凹レンズ21bの位置は、光束調整部80に設定された個別モード情報として主制御部99記憶部に保管される。個別モード情報が第1モードとなるように切り替えられた場合、凹レンズ21bが図2(B)の状態となって、投射画像のコントラストを向上させることができる。逆に、個別モード情報が第2モードとなるように切り替えられた場合、凹レンズ21bが図2(A)の状態となって、投射画像のコントラストを通常に戻すことができる。なお、中間的なモードで投射を行っている場合、第1モードの位置と極端な第2モードの位置との間で対応する位置に凹レンズ21bを移動させることになる。
主制御部99は、電源のオフ等によって動作の終了が指示させるまでは(ステップS15のY)、ステップS12,S13,S14等の動作の後、ステップS11に戻る(ステップS15のN)。
なお、以上の動作例では、ユーザ指定の基本モード情報と、画像に適合させた個別モード情報とに基づいて、凹レンズ21bの位置を切り替えているが、ユーザ指定の基本モード情報のみに基づいて凹レンズ21bの位置を切り替えることもできる。この場合、画像のシーンに関係なくユーザの指示(固定的モード情報)に基づいて第1モード又は第2モードが設定される。また、画像に適合させた個別モード情報のみに基づいて凹レンズ21bの位置を切り替えることもできる。この場合、ユーザの指示に関係なく画像のシーンに基づいて第1モード又は第2モードが設定される。
上記説明したプロジェクター100によれば、主制御部99に制御された光束調整部80がランプ部21aと凹レンズ21bとの相対位置を変化させることにより、凹レンズ21bから射出させる光束幅を変化させる。例えば液晶ライトバルブ50a,50b,50cに入射させる照明光束IB,IB'の入射角度範囲を狭めることにより、投射画像のコントラストを向上させることができる。本プロジェクター100によれば、凹レンズ21bを移動させるだけの簡素な構造によってコントラストを向上させることができ、遮光による光量ロスや熱の発生を少なくして明るい画像投射することができる。
〔第2実施形態〕
以下、図4を参照して、第2実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクター200は、第1実施形態のプロジェクター100を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態と同様であるものとする。
以下、図4を参照して、第2実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクター200は、第1実施形態のプロジェクター100を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態と同様であるものとする。
このプロジェクター200では、光束調整部80が、光源ランプユニット20のうちランプ部21aすなわち発光管22a及び凹面鏡22bを一体的にシステム光軸SAに沿って滑らかに移動させる。このように、ランプ部21aをシステム光軸SAに沿って適当な位置に移動させることにより、凹レンズ21bに対するランプ部21aの相対位置又は両者の間隔を調整することができ、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBの光束幅を随時増減させることができる。
図4(A)に示す第2モードの場合、ランプ部21aが第1モードの場合よりも+Z側にあって凹レンズ21bから標準的に離れた状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に対して比較的大きな光束幅W2で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ2が比較的大きくなって、斜め入射光が比較的増加するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは標準的なものとなる。
図4(B)に示す第1モードの場合、ランプ部21aが−Z側に距離Sだけ移動して凹レンズ21bから標準よりも離れた特別な状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に対して比較的小さな光束幅W1で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ1が比較的小さくなって、斜め入射光が比較的減少するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは比較的高くなる。また、斜め入射光の減少により投射光学系70による遮光が低減されるので、この面でもコントラスト向上を図ることができる。なお、凹レンズ21bの移動距離Sが比較的少ないので、照明光束IBは、略平行化された状態に保たれる。
第2実施形態のプロジェクター200では、光学系の端部のランプ部21aを移動させるので、光束調整部80を組み込みやすく、光束調整部80をより簡易なものとできる。
〔第3実施形態〕
以下、図5を参照して、第3実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクター300は、第1実施形態のプロジェクター100を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態と同様であるものとする。
以下、図5を参照して、第3実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクター300は、第1実施形態のプロジェクター100を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態と同様であるものとする。
このプロジェクター300では、光束調整部80が、ランプ部21aの発光管22aを単独でシステム光軸SAに沿って滑らかに移動させる。このように、光源としての発光管22aをシステム光軸SAに沿って適当な位置に移動させることにより、凹面鏡22bや凹レンズ21bに対する発光管22aの相対位置や間隔を調整することができ、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBの光束幅を随時増減させることができる。
図5(A)に示す第2モードの場合、発光管22aが第1モードの場合よりも−Z側にあって標準的な状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に対して比較的大きな光束幅W2で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ2が比較的大きくなって、斜め入射光が比較的増加するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは標準的なものとなる。
図5(B)に示す第1モードの場合、発光管22aが+Z側に距離Sだけ移動して特別な状態となっており、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBは、第1及び第2レンズアレイ31,32や偏光変換部材34に対して比較的小さな光束幅W1で入射する。結果的に、液晶ライトバルブ50a,50b,50c上の被照明領域に入射する照明光束IB,IB'の入射角度範囲±θ1が比較的小さくなって、斜め入射光が比較的減少するので、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストは比較的高くなる。また、斜め入射光の減少により投射光学系70による遮光が低減されるので、この面でもコントラスト向上を図ることができる。なお、凹レンズ21bの移動距離Sが比較的少ないので、照明光束IBは、略平行化された状態に保たれる。
〔光源ランプユニットの変形例〕
図6(A)に示す変形例の場合、光源ランプユニット20のランプ部21aが、発光管22aと、凹面鏡422bと、凸レンズ422cとを備える。ここで、発光管22aは、光源であり、凹面鏡422bと凸レンズ422cとは、集光素子として機能する。凹面鏡422bは、放物面型の反射鏡であり、発光管22aからの光束を反射することにより平行化する。凸レンズ422cは、集光レンズであり、凹面鏡22bで反射され平行化されて射出された光束を凹レンズ21bの光路下流側に向けて収束させる。この場合、凹レンズ21bを通過した照明光束IBは平行光束とされる。
図6(A)に示す変形例の場合、光源ランプユニット20のランプ部21aが、発光管22aと、凹面鏡422bと、凸レンズ422cとを備える。ここで、発光管22aは、光源であり、凹面鏡422bと凸レンズ422cとは、集光素子として機能する。凹面鏡422bは、放物面型の反射鏡であり、発光管22aからの光束を反射することにより平行化する。凸レンズ422cは、集光レンズであり、凹面鏡22bで反射され平行化されて射出された光束を凹レンズ21bの光路下流側に向けて収束させる。この場合、凹レンズ21bを通過した照明光束IBは平行光束とされる。
図6(A)に示す光源ランプユニット20においては、発光管22aと、凹面鏡422bと、凸レンズ422cと、凹レンズ21bとのいずれを移動させても、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBの幅を増減させることができ、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストを増減させることができる。
図6(B)に示す別の変形例の場合、光源ランプユニット20のランプ部21aが発光管22aと、凹面鏡22bと、凸レンズ421bとを備える。ここで、発光管22aは、光源であり、凹面鏡22bは、集光素子として機能し、凸レンズ421bは、凹面鏡22bの第2焦点よりも光路下流側に配置され、平行化素子として機能する。凸レンズ421bは、凹面鏡22bで反射され射出された照明光束IBを、収束後に発散した状態となった段階で平行光束とする。
図6(B)に示す光源ランプユニット20においては、発光管22aと、凹面鏡22bと、凸レンズ421bとのいずれを移動させても、光源ランプユニット20から射出される照明光束IBの幅を増減させることができ、液晶ライトバルブ50a,50b,50cによる表示のコントラストを増減させることができる。
なお、この発明は、上記の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で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。
すなわち、上記実施形態では、光束調整部80のみによって照明光の光束幅を調整しているが、照明装置10内に遮光型の調光機構を追加的に組み込んで、照明光の光量調整を行うこともできる。この場合、照明光量の増減を併用したコントラスト向上が可能になる。
また、上記実施形態では、光源ランプユニット20に用いる発光管22aとして、高圧水銀ランプを用いていたが、メタルハライドランプ等種々のものを用いることができる。また、発光管22aに球面の副鏡を設けて、凹レンズ21b側に直接射出される光束を発光管22aに戻すこともできる。
また、上記実施形態では、光源ランプユニット20等からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材34を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材34を用いないプロジェクターにも適用可能である。
また、上記実施形態では、透過型のライトバルブ50a,50b,50cを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含むライトバルブ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、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。
また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図1等に示すプロジェクター100,200,300の構成は、いずれにも適用可能である。
また、上記実施形態では、3つのライトバルブ50a,50b,50cを用いたプロジェクター100,200,300の例のみを挙げたが、本発明は、1つ又は2つのライトバルブを用いたプロジェクター、4つ以上のライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。
10…照明装置、 20…光源ランプユニット、 21a…ランプ部、 21b…凹レンズ、 22a…発光管、 22b…凹面鏡、 30…均一化光学系、 31,32…レンズアレイ、 31a,32a…要素レンズ、 34…偏光変換部材、 35…重畳レンズ、 40…色分離導光光学系、 41a,41b…ダイクロイックミラー、 43a,43b,43c…フィールドレンズ、 50…光変調部、 50a,50b,50c…液晶ライトバルブ、 51a,51b,51c…液晶パネル、 52a,52b,52c…入射側偏光フィルター、 53a,53b,53c…射出側偏光フィルター、 60…クロスダイクロイックプリズム、 70…投射光学系、 80…光束調整部、 90…制御装置、 91…画像処理部、 92…パネル駆動部、 93…点灯駆動部、 94…光束調整駆動部、 99…主制御部、 100,200,300…プロジェクター、 IB…照明光束、 LB…青色光、 LG…照明光、 LG…緑色光、 OP1…第1光路、 OP2…第2光路、 OP3…第3光路、 SA…システム光軸
Claims (7)
- 照明用の光束を射出する光源と、光源からの光束を収束させる集光素子と、前記集光素子からの光束を平行化する平行化素子とを有する照明装置と、
前記照明装置から射出された光束を変調する光変調装置と、
前記光源と前記集光素子と前記平行化素子とのうち少なくとも2つの相対位置を変化させることにより、前記平行化素子から射出させる光束幅を変化させる光束調整部と、
を備えるプロジェクター。 - 前記光束調整部は、前記照明装置内で前記平行化素子をシステム光軸方向に移動させる、請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記光束調整部は、前記照明装置内で前記光源及び前記集光素子をシステム光軸方向に移動させる、請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記光束調整部は、前記照明装置内で前記光源をシステム光軸方向に移動させる、請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記集光素子は、楕円面型の反射鏡であり、前記平行化素子は、平行化レンズである、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記照明装置は、前記平行化素子から射出された光束を複数の光束に分割する第1レンズアレイと、前記第1レンズアレイから射出された前記複数の光束の状態を調節する第2レンズアレイと、前記第2レンズアレイを通過した前記複数の光束を重畳させる重畳レンズとを有する、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記光束調整部によって光束幅を相対的に減少させた第1モードと、前記光束調整部によって光束幅を相対的に増加させた第2モードとの間で照明状態を切り換えて表示動作を行わせる制御部を有する、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
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CN115202140A (zh) * | 2021-04-14 | 2022-10-18 | 中强光电股份有限公司 | 投影装置及其亮度控制方法 |
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2009
- 2009-10-27 JP JP2009246214A patent/JP2011095291A/ja not_active Withdrawn
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