JP2014211477A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶調光素子に起因する画像の色味の変化が生じにくいプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクターは、光源2と、偏光変換素子5dと、液晶調光素子5と、調光素子駆動部28と、液晶ライトバルブ22,23,24と、投射レンズ26と、を備えている。調光素子駆動部28は、投射する画像の明るさに応じた調光のために液晶調光素子に供給する印加電圧を時間的に変化させ、調光動作に伴って時間的に変化する印加電圧の単位印加期間が、第1の色光に対する入射側偏光板での透過率に対応する第1印加電圧が印加される第1期間と、第2の色光に対する入射側偏光板での透過率に対応する第2印加電圧が印加される第2期間と、を含み、第2印加電圧とは異なる値の第1印加電圧を液晶調光素子5に供給する。【選択図】図1
Description
本発明は、プロジェクターに関する。
プロジェクターの分野において、コントラスト感の向上を目的として、画像の明るさに応じて照明光量を変化させる技術、いわゆる調光技術が既に知られている。調光を実現する具体的な手法として、例えば、光源の後段に開閉可能な遮光板を配置して遮光量を変化させる手法、ランプ等の電源に印加する電圧を変化させて電源からの射出光量を変化させる手法、光源の後段に調光用の液晶パネルを配置して透過光量を変化させる手法、などが提案されている。
光源と画像表示用液晶パネルとの間に光量調整用液晶パネルを備えたプロジェクターが、下記の特許文献1、特許文献2に開示されている。例えば、特許文献1のプロジェクターにおいては、偏光変換素子により偏光方向が一定方向に揃えられた偏光が光量調整用液晶パネルに入射する。光量調整用液晶パネルでは、印加電圧に応じて入射光の偏光状態が変調される。光量調整用液晶パネルで変調された光は、画像表示用液晶パネルの入射側偏光板を透過する際、偏光状態に応じて透過率が変化する。このようにして、光量調整用液晶パネルは、画像表示用液晶パネルに入射する光の量を調整する。特許文献2のプロジェクターも同様の構成を有している。
しかしながら、光量調整用液晶パネルを備えた上記のプロジェクターにおいて、調光を行った際に投射画像の色味の変化が生じる、という問題があった。
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、調光を行った際の画像の色味の変化が生じにくいプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を偏光方向に応じて分離し、特定の偏光状態の光を射出する偏光変換素子と、液晶層への印加電圧を調整することにより前記偏光変換素子から射出された光の偏光状態を変調する液晶調光素子と、前記液晶調光素子に前記印加電圧を供給する調光素子駆動部と、前記液晶調光素子から射出された光が入射側偏光板を介して入射され、入射した光の偏光状態を画像信号に応じて変調する画像形成用光変調素子と、前記画像形成用光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記調光素子駆動部は、投射する画像の明るさに応じた調光動作のために前記液晶調光素子に供給する前記印加電圧を時間的に変化させるとともに、前記調光動作に伴って時間的に変化する前記印加電圧の単位印加期間が、第1の色光に対する前記入射側偏光板での透過率に対応する第1印加電圧が印加される第1期間と、前記第1の色光と異なる第2の色光に対する前記入射側偏光板での透過率に対応する第2印加電圧が印加される第2期間と、を含み、前記第2印加電圧とは異なる値の前記第1印加電圧を前記液晶調光素子に供給することを特徴とする。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいては、液晶調光素子への印加電圧が画像信号に応じて時間的に変化し、投射画像の明るさに応じた調光が行われる。このとき、液晶調光素子への印加電圧は、単位印加期間が、第1の色光に対する入射側偏光板での透過率に対応する第1印加電圧が印加される第1期間と、第1の色光と異なる第2の色光に対する入射側偏光板での透過率に対応する第2印加電圧が印加される第2期間と、を含むように、時間的に変化する。このとき、単位印加期間内において、第1期間での第1の色光に対する入射側偏光板での透過率と第2期間での第2の色光に対する入射側偏光板での透過率とが時間的に積分されるため、特定の色光による色付きが抑えられる。その結果、画像の色味の変化が生じにくいプロジェクターを実現できる。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記単位印加期間が、前記第1期間と、前記第2期間と、前記第1の色光と異なり、かつ前記第2の色光とも異なる第3の色光に対する入射側偏光板での透過率に対応する第3印加電圧が印加される第3期間と、を有し、前記調光素子駆動部は、前記第1印加電圧及び前記第2印加電圧とは異なる値の前記第3印加電圧を、前記液晶調光素子に供給し、前記第1の色光が赤色光であり、前記第2の色光が緑色光であり、前記第3の色光が青色光である構成としてもよい。
この構成によれば、第1期間での赤色光に対する入射側偏光板での透過率と第2期間での緑色光に対する入射側偏光板での透過率と第3期間での青色光に対する入射側偏光板での透過率とが時間的に積分される。そのため、液晶調光素子から射出される光は白色により近い光となり、特定の色付きが抑えられる。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記液晶調光素子の液晶層の複屈折をΔn、前記液晶層の厚さをdとしたとき、Δn・dが前記赤色光の波長域の1/2の範囲内にあることが望ましい。
この構成によれば、赤色光、緑色光、青色光のうち、最も長波長側にある赤色光の波長をλRとしたとき、印加電圧の調整により0〜λR/2の範囲内で液晶層の位相差を変化させることができる。これにより、液晶層の位相差を全ての色光について各色光の波長域の1/2に設定することができ、印加電圧を赤色光、緑色光、青色光の全てに対して最適化することができる。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記印加電圧が、前記第1期間と前記第2期間と前記第3期間とを含む前記単位印加期間を周期的に繰り返す波形パターンを有する構成としてもよい。
この構成によれば、一つの単位印加期間内で赤色光に対する入射側偏光板での透過率と緑色光に対する入射側偏光板での透過率と青色光に対する入射側偏光板での透過率とが時間的に積分されることで特定の色付きが抑えられ、その状態が連続して保持される。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記単位印加期間の繰り返し周波数は、60Hz以上であることが望ましい。
厳密には単位印加期間内の第1期間と第2期間と第3期間との間で色味が変化しているが、単位印加期間の繰り返し周波数が60Hz以上であれば、観察者が色味の変化を認識できないため、好ましい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記液晶調光素子による調光に加えて、前記光源への印加電圧を変化させることで前記光源からの射出光の量を調整する調光が可能とされた構成であってもよい。
この構成によれば、光源への印加電圧を変化させた際に光源からの射出光のスペクトルが変化し、色味が変わったとしても、液晶調光素子から射出される光の色付きを抑えることができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の液晶プロジェクターである。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の液晶プロジェクターである。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図1は、本実施形態のプロジェクター30の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター30は、照明装置1と、ダイクロイックミラー13,14と、反射ミラー15,16,17と、液晶ライトバルブ(画像形成用光変調素子)22,23,24と、クロスダイクロイックプリズム25と、投射レンズ(投射光学系)26と、調光素子駆動部28と、を備えている。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター30は、照明装置1と、ダイクロイックミラー13,14と、反射ミラー15,16,17と、液晶ライトバルブ(画像形成用光変調素子)22,23,24と、クロスダイクロイックプリズム25と、投射レンズ(投射光学系)26と、調光素子駆動部28と、を備えている。
照明装置1は、光源2と、均一照明光学系を構成する第1フライアイレンズ3および第2フライアイレンズ4と、偏光変換素子5dと、液晶調光素子5と、を備えている。光源2は、高圧水銀ランプ等のランプ7と、ランプ7の光を反射するリフレクター8と、から構成されている。
第1フライアイレンズ3、第2フライアイレンズ4は、光源2に近い側からこの順に設置されている。第1フライアイレンズ3は、複数のレンズ9から構成されている。第2フライアイレンズ4は、複数のレンズ10から構成されている。第1フライアイレンズ3および第2フライアイレンズ4は、光源2から射出された光の照度分布を被照明領域である液晶ライトバルブ22,23,24上で均一化させるための均一照明光学系として機能する。第2フライアイレンズ4から射出された光は、偏光変換素子5dを介して液晶調光素子5に入射する。本実施形態のプロジェクター30は、光源2から射出される光の量を調節する調光手段として、液晶調光素子5を備えている。
偏光変換素子5dは、詳細な図示を省略するが、第2フライアイレンズ4側に設けられた偏光ビームスプリッタアレイ(PBSアレイ)と、液晶調光素子5側に設けられた1/2波長板アレイと、から構成されている。偏光変換素子5dは、光源2から射出された光をその偏光方向に応じてPBSアレイにより分離する。また、偏光変換素子5dは、一方の直線偏光の偏光方向を他方の直線偏光の偏光方向に1/2波長板アレイにより変換し、特定の偏光方向の光に揃えて射出する。
液晶調光素子5は、一対のガラス基板5b、5cの間に液晶層5aが挟持された液晶パネルで構成されている。一対のガラス基板5b、5cの液晶層5a側の面にそれぞれ透明電極が形成され、透明電極の液晶層5a側の面に配向膜がそれぞれ形成されている。液晶層5aのモードは、TN(Twisted Nematic)モード、横電界モード等、特に限定されるものではない。ただし、液晶材料として、FLC等の応答速度が速い液晶を用いることが好ましい。
照明装置1の後段の構成を以下、各構成要素の作用とともに説明する。
照明装置1から射出された光は、ダイクロイックミラー13に入射する。ダイクロイックミラー13は、光源2から射出された光のうち、赤色光LRを透過させ、青色光LBと緑色光LGとを反射させる特性を有する。ダイクロイックミラー13を透過した赤色光LRは、反射ミラー17で反射して赤色光用液晶ライトバルブ22に入射する。
照明装置1から射出された光は、ダイクロイックミラー13に入射する。ダイクロイックミラー13は、光源2から射出された光のうち、赤色光LRを透過させ、青色光LBと緑色光LGとを反射させる特性を有する。ダイクロイックミラー13を透過した赤色光LRは、反射ミラー17で反射して赤色光用液晶ライトバルブ22に入射する。
ダイクロイックミラー14は、ダイクロイックミラー13で反射した光のうち、青色光LBを透過させ、緑色光LGを反射させる特性を有する。そのため、ダイクロイックミラー13で反射した色光のうち、緑色光LGは、ダイクロイックミラー14で反射し、緑色光用液晶ライトバルブ23に入射する。一方、青色光LBは、ダイクロイックミラー14を透過し、リレーレンズ18、反射ミラー15、リレーレンズ19、反射ミラー16、リレーレンズ20からなるリレー光学系21を経て青色光用液晶ライトバルブ24に入射する。
赤色光用液晶ライトバルブ22,緑色光用液晶ライトバルブ23,青色光用液晶ライトバルブ24の各々は、図示を省略するが、一対のガラス基板の間に液晶層が挟持された液晶パネルと、液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板と、を備える。液晶層のモードは、TNモード、VAモード、横電界モード等、特に限定されるものではない。赤色光用液晶ライトバルブ22,緑色光用液晶ライトバルブ23,青色光用液晶ライトバルブ24の各々は、光入射側と光射出側とにそれぞれ偏光板を備えている。入射側偏光板は、偏光変換素子5d、液晶調光素子5とともに調光手段を構成する。
なお、入射側偏光板は、液晶調光素子5と液晶パネルとの間の光路中に配置されていればよく、赤色光用液晶ライトバルブ22,緑色光用液晶ライトバルブ23,青色光用液晶ライトバルブ24のうち、2つまたは3つで入射側偏光板を共用する構成とすることもできる。さらに、入射側偏光板を複数枚の偏光板で構成することもできる。また、射出側偏光板をクロスダイクロイックプリズム25の光射出側に設け、赤色光用液晶ライトバルブ22,緑色光用液晶ライトバルブ23,青色光用液晶ライトバルブ24で射出側偏光板を共用する構成とすることもできる。
赤色光用液晶ライトバルブ22,緑色光用液晶ライトバルブ23,青色光用液晶ライトバルブ24の各々により変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム25に入射する。クロスダイクロイックプリズム25は、4つの直角プリズムが貼り合わされた構成を有している。4つの直角プリズムの互いに対向する面に、赤色光を反射し、その他の色光を透過する誘電体多層膜と、青色光を反射し、その他の色光を透過する誘電体多層膜と、がX字状に形成されている。これら誘電体多層膜により3つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射レンズ26によりスクリーン27上に拡大投射され、画像が表示される。
調光素子駆動部28は、液晶調光素子5に印加電圧を供給する。調光素子駆動部28は、液晶調光素子5の液晶層5aへの印加電圧を調整することにより、偏光変換素子5dから入射した光の偏光状態を変調する。
図示を省略するが、プロジェクター30は、ADコンバーター、デジタル信号処理回路、DAコンバーター、液晶ライトバルブドライバー、等を含む駆動回路29を備えている。
プロジェクター30にアナログ信号として入力された画像信号は、駆動回路29内のADコンバーターを経てデジタル信号処理回路に入力される。デジタル信号処理回路は、画像信号から画像の明るさに対応する輝度信号を抽出し、明るさ制御信号を決定する。デジタル信号処理回路は明るさ制御信号に基づいて調光素子駆動部28を制御し、調光素子駆動部28が液晶調光素子5を駆動する。一方、画像信号はDAコンバーターによりアナログ信号に再度変換された後、液晶ライトバルブドライバーを経て各液晶ライトバルブ22,23,24に供給される。
本実施形態では、偏光変換素子5dから射出された光の偏光方向と、各液晶ライトバルブ22,23,の光入射側偏光板の偏光方向と、が一致している。例えば、偏光変換素子5dから射出された光の偏光方向、各液晶ライトバルブの光入射側偏光板の偏光方向は、ともに図1の紙面に垂直な方向である。
液晶調光素子5は、液晶層5aの複屈折をΔn、液晶層5aの厚さをdとしたとき、位相差Δn・dが赤色光の波長域(例えば600〜680nm)の1/2の範囲内にある。例えば、代表的な赤色光の波長λRを610nmとすると、液晶調光素子5は、印加電圧が最小(印加電圧V=0、電圧無印加状態)のときに液晶層の位相差がλR/2(=305nm)となるように、Δnおよびdが設定されている。この構成では、印加電圧が最小(電圧無印加状態)のとき、液晶層を透過した光にλR/2の位相差が付与される。この場合、光の偏光方向は、液晶調光素子5に入射する前の直線偏光の偏光方向に対して90°回転する。そのため、殆どの光は光入射側偏光板を透過することができず、透過率は略0となる。
液晶調光素子5は、印加電圧が最大(例えば印加電圧V=5V)のときに液晶層の位相差が0となるように設定されている。すなわち、印加電圧が最大のとき、液晶層を透過した光に位相差が付与されない。この場合、光の偏光方向は、液晶調光素子5に入射する前の直線偏光の偏光方向と変わらない。そのため、殆どの光は光入射側偏光板を透過することができ、透過率は略1となる。
上述したように、液晶調光素子5が光の偏光方向を変化させない場合、光入射側偏光板の透過率は略1となり、投射画像が明るくなる。一方、液晶調光素子5が光の偏光方向を90°回転させた場合、光入射側偏光板の透過率は略0となり、投射画像は暗くなる。このようにして、液晶調光素子5による調光を行う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。ところが、調光を実施した際に以下の(A)〜(C)の要因に起因する画像の色味の変化が問題となる。
(A):液晶調光素子を構成する液晶の波長分散
一般的な液晶は波長分散を持っている。すなわち、液晶の位相差値は波長依存性を有しており、例えば図2に示すような特性を示す。図2の横軸は波長を示すが、短波長側(左側)から長波長側(右側)に向けて、B(青)、G(緑)、R(赤)として色で表現している。
図2に示すように、緑色光に対して位相差がλ(波長)/2になるように液晶調光素子を設計したとしても、液晶の波長分散により、青色光や赤色光に対する位相差はλ(波長)/2よりも小さくなる。したがって、λ/2の位相差が付与される緑色光の透過率は略0となるが、λ/2未満の位相差が付与される青色光や赤色光の透過率は略0とならない。このような色光を含む投射画像の色味は、光量の多い青色光や赤色光に支配され、マゼンタ寄りの色になってしまう。
一般的な液晶は波長分散を持っている。すなわち、液晶の位相差値は波長依存性を有しており、例えば図2に示すような特性を示す。図2の横軸は波長を示すが、短波長側(左側)から長波長側(右側)に向けて、B(青)、G(緑)、R(赤)として色で表現している。
図2に示すように、緑色光に対して位相差がλ(波長)/2になるように液晶調光素子を設計したとしても、液晶の波長分散により、青色光や赤色光に対する位相差はλ(波長)/2よりも小さくなる。したがって、λ/2の位相差が付与される緑色光の透過率は略0となるが、λ/2未満の位相差が付与される青色光や赤色光の透過率は略0とならない。このような色光を含む投射画像の色味は、光量の多い青色光や赤色光に支配され、マゼンタ寄りの色になってしまう。
(B):入射側偏光板のコントラストの差異
偏光板のコントラストは、吸収軸透過率に対する透過軸透過率の比で定義される。例えば偏光変換素子や液晶調光素子が理想的であった場合、例えば緑色光用液晶ライトバルブの入射側偏光板のコントラストが1000であれば、緑色光用液晶ライトバルブへの入射光量を1〜1/1000まで変調することができる。ところが、使用する偏光板に波長依存性があり、例えば赤色光用液晶ライトバルブの入射側偏光板のコントラストが100であったとすると、赤色光用液晶ライトバルブへの入射光量を1〜1/100までしか変調できない。この場合、調光を行うと、画像が赤っぽく色付いてしまう。
偏光板のコントラストは、吸収軸透過率に対する透過軸透過率の比で定義される。例えば偏光変換素子や液晶調光素子が理想的であった場合、例えば緑色光用液晶ライトバルブの入射側偏光板のコントラストが1000であれば、緑色光用液晶ライトバルブへの入射光量を1〜1/1000まで変調することができる。ところが、使用する偏光板に波長依存性があり、例えば赤色光用液晶ライトバルブの入射側偏光板のコントラストが100であったとすると、赤色光用液晶ライトバルブへの入射光量を1〜1/100までしか変調できない。この場合、調光を行うと、画像が赤っぽく色付いてしまう。
(C):ランプ調光を併用した際の発光スペクトルの変化
場合によっては、液晶調光素子を用いた調光に、ランプを用いた調光を組み合わせることがある。一般的な超高圧水銀ランプの場合、ランプに印加する電圧に応じて発光スペクトルが変化する特性がある。そのため、ランプによる調光の減光量により画像の色味が変化してしまう。
場合によっては、液晶調光素子を用いた調光に、ランプを用いた調光を組み合わせることがある。一般的な超高圧水銀ランプの場合、ランプに印加する電圧に応じて発光スペクトルが変化する特性がある。そのため、ランプによる調光の減光量により画像の色味が変化してしまう。
ここで、本実施形態のプロジェクター30では、以下の方法によって画像の色味の変化を抑制している。
例えばプロジェクター30の各光学部材のパラメーターを所定の値に設定したとき、赤色光、緑色光、青色光の各々で透過率Tが最小となるときの液晶調光素子5への印加電圧を求め、その印加電圧における透過率Tの波長依存性を求める。
その一例を示したものが図3である。
例えばプロジェクター30の各光学部材のパラメーターを所定の値に設定したとき、赤色光、緑色光、青色光の各々で透過率Tが最小となるときの液晶調光素子5への印加電圧を求め、その印加電圧における透過率Tの波長依存性を求める。
その一例を示したものが図3である。
図3に示すように、波長610nmの赤色光に対しては印加電圧が0Vのときに透過率が0となり、波長560nmの緑色光に対しては印加電圧が1Vのときに透過率が0となり、波長480nmの青色光に対しては印加電圧が1.2Vのときに透過率が0となることがわかる。すなわち、赤色光に対する印加電圧の最適値として0Vを採用し、緑色光に対する印加電圧の最適値として1Vを採用し、青色光に対する印加電圧の最適値として1.2Vを採用する。
図4は、液晶調光素子5への印加電圧の波形パターンを示すグラフである。図5は、図4の符号Aの円で囲んだ部分の拡大図である。
調光動作を行うにあたり、図4、図5に示すように、液晶調光素子5への印加電圧の波形パターンにおいて1/60秒以下の微小な単位印加期間を設定し、単位印加期間の中を第1期間と第2期間と第3期間とに分割する。第1期間では、赤色光(第1の色光)に対する最適透過率に対応する0V(第1印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。第2期間では、緑色光(第2の色光)に対する最適透過率に対応する1V(第2印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。第3期間では、青色光(第3の色光)に対する最適透過率に対応する1.2V(第3印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。
調光動作を行うにあたり、図4、図5に示すように、液晶調光素子5への印加電圧の波形パターンにおいて1/60秒以下の微小な単位印加期間を設定し、単位印加期間の中を第1期間と第2期間と第3期間とに分割する。第1期間では、赤色光(第1の色光)に対する最適透過率に対応する0V(第1印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。第2期間では、緑色光(第2の色光)に対する最適透過率に対応する1V(第2印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。第3期間では、青色光(第3の色光)に対する最適透過率に対応する1.2V(第3印加電圧)が液晶調光素子5に印加される。
図5において、符号tは単位印加期間を示す。また、符号trは第1期間を示し、符号tgは第2期間を示し、符号tbは第3期間を示す。図5に示すように、印加電圧の波形パターンは、第1期間trと第2期間tgと第3期間tbとからなる単位印加期間tを周期的に繰り返すパターンである。単位印加期間tは1/60秒以下であり、単位印加期間tの繰り返し周波数は60Hz以上であることが好ましい。その理由は、厳密には単位印加期間tの中では色味の変化が生じているが、単位印加期間tの繰り返し周波数が60Hz以上であれば、観察者の眼には色味の変化が認識できないからである。
第1期間tr、第2期間tg、第3期間tbの各期間の長さを如何に振り分けるかは適宜設定することができる。例えば第1期間tr、第2期間tg、第3期間tbが、tr:tg:tb=1:1:1になるように、各期間を均等に振り分けてもよい。この場合でも、全期間にわたって同一の印加電圧を供給することに比べれば、画像の色味の変化を抑えることができる。しかしながら、画像の色味の変化をより確実に抑えるためには、各期間の長さを、以下に述べるように最適化することが望ましい。
図3に示したように、黒の画像に対応して入射側偏光板の透過率を0にしたい場合、各期間において透過率が理想的に0となっているのは特定の色光のみであり、他の色光の透過率は0ではない。すなわち、他の色光は入射側偏光板から漏れていることになる。さらに、印加電圧によって透過率−波長曲線の形状が異なるため、入射側偏光板から漏れる色光の内訳も印加電圧によって異なり、画像の色味が変化する。
そこで、色味の変化を抑えるために、1つの単位印加期間内での入射側偏光板から漏れる光の量の和が3つの色光で等しくなるように、各期間の長さを設定する。具体的には、波長610nmの赤色光、波長560nmの緑色光、波長480nmの青色光の各々について、0V、1V、1.2Vの各印加電圧における透過率は、図3のグラフから[表1]のようになる。
赤色光の漏れ光の光量をΔLR、緑色光の漏れ光の光量をΔLG、青色光の漏れ光の光量をΔLBとすると、各色光の漏れ光の光量は下記の(1)〜(3)式で表すことができる。
ΔLR=0×tr+0.01×tg+0.08×tb …(1)
ΔLG=0.01×tr+0×tg+0.035×tb …(2)
ΔLB=0.07×tr+0.033×tg+0×tb …(3)
ここで、画像の色味を変化させないためには、ΔLR=ΔLG=ΔLBを満たすように、各期間の長さtr、tg、tbを決定すればよい。
ΔLR=0×tr+0.01×tg+0.08×tb …(1)
ΔLG=0.01×tr+0×tg+0.035×tb …(2)
ΔLB=0.07×tr+0.033×tg+0×tb …(3)
ここで、画像の色味を変化させないためには、ΔLR=ΔLG=ΔLBを満たすように、各期間の長さtr、tg、tbを決定すればよい。
以上、図3を例に挙げて、透過率が0の点における各色光に対応する印加電圧と各期間の長さの設定手順を説明した。実際の調光では、図4に示したように、画像の明るさの変化に応じて調光の目標とする透過率が種々の値に変化する。そのため、透過率が0以外の点についても、同様の手順で各色光に対応する最適な印加電圧と各期間の長さを決定すればよい。これにより、図5に示すような第1期間と第2期間と第3期間とを含む単位印加期間を周期的に繰り返す波形パターンを得ることができる。
本実施形態のプロジェクター30において、液晶調光素子5への印加電圧の波形パターンは、1つの単位印加期間内に、赤色光に対して最適な透過率に対応する印加電圧が印加される第1期間と、緑色光に対して最適な透過率に対応する印加電圧が印加される第2期間と、青色光に対して最適な透過率に対応する印加電圧が印加される第3期間と、を有する。このとき、単位印加期間内において、第1期間での赤色光に対する透過率と第2期間での緑色光に対する透過率と第3期間での青色光に対する透過率とが時間的に積分され、特定の色光による色付きが抑えられる。その結果、画像の色味の変化が生じにくいプロジェクターを実現できる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、調光機構が第1実施形態と異なるのみである。
図6は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図6において第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、調光機構が第1実施形態と異なるのみである。
図6は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図6において第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態のプロジェクター40においては、ランプ7に供給する印加電圧を供給するためのランプ駆動部31が光源2に接続されている。駆動回路29内の図示しないデジタル信号処理回路は、明るさ制御信号を、調光素子駆動部28のみならず、ランプ駆動部31にも出力する。ランプ駆動部31は、明るさ制御信号に基づいてランプ7に供給する印加電圧を変化させつつ、ランプ7を駆動する。その他の構成は第1実施形態と同様である。
本実施形態のプロジェクター40は、液晶調光素子5による調光に加えて、ランプ7への印加電圧を変化させることで光源2からの射出光の量を調整する調光も行っている。このような構成では、第1実施形態でも述べた通り、ランプ7への印加電圧に応じて発光スペクトルが変化し、ランプ7の減光量によって画像の色味が変化する要因も有している。この場合であっても、第1実施形態と同様の波形パターンを有する印加電圧を液晶調光素子に供給することで、特定の色光による色付きを抑えることができる。その結果、画像の色味の変化が生じにくいプロジェクターを実現できる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、赤色光、緑色光、青色光の3つの色光に対応する印加電圧を供給する3つの期間を単位印加期間内に設けたが、必ずしも単位印加期間内を3つの期間に分割しなくてもよく、例えば2つの期間でも4つの期間でもよい。その他、プロジェクターの具体的な構成は適宜変更が可能である。例えば、画像形成用光変調素子として、液晶ライトバルブに代えて、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いたプロジェクターにも本発明が適用可能である。
2…光源、5…液晶調光素子、5d…偏光変換素子、22,23,24…液晶ライトバルブ(画像形成用光変調素子)、26…投射レンズ(投射光学系)、28…調光素子駆動部、30,40…プロジェクター。
Claims (6)
- 光源と、
前記光源から射出された光を偏光方向に応じて分離し、特定の偏光状態の光を射出する偏光変換素子と、
液晶層への印加電圧を調整することにより前記偏光変換素子から射出された光の偏光状態を変調する液晶調光素子と、
前記液晶調光素子に前記印加電圧を供給する調光素子駆動部と、
前記液晶調光素子から射出された光が入射側偏光板を介して入射され、入射した光の偏光状態を画像信号に応じて変調する画像形成用光変調素子と、
前記画像形成用光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
前記調光素子駆動部は、投射する画像の明るさに応じた調光動作のために前記液晶調光素子に供給する前記印加電圧を時間的に変化させるとともに、前記調光動作に伴って時間的に変化する前記印加電圧の単位印加期間が、第1の色光に対する前記入射側偏光板での透過率に対応する第1印加電圧が印加される第1期間と、前記第1の色光と異なる第2の色光に対する前記入射側偏光板での透過率に対応する第2印加電圧が印加される第2期間と、を含み、前記第2印加電圧とは異なる値の前記第1印加電圧を前記液晶調光素子に供給することを特徴とするプロジェクター。 - 前記単位印加期間が、前記第1期間と、前記第2期間と、前記第1の色光と異なり、かつ前記第2の色光とも異なる第3の色光に対する前記入射側偏光板での透過率に対応する第3印加電圧が印加される第3期間と、を有し、
前記調光素子駆動部は、前記第1印加電圧及び前記第2印加電圧とは異なる値の前記第3印加電圧を、前記液晶調光素子に供給し、
前記第1の色光が赤色光であり、前記第2の色光が緑色光であり、前記第3の色光が青色光であることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記液晶調光素子の液晶層の複屈折をΔn、前記液晶層の厚さをdとしたとき、Δn・dが前記赤色光の波長域の1/2の範囲内にあることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクター。
- 前記印加電圧が、前記第1期間と前記第2期間と前記第3期間とを含む前記単位印加期間を周期的に繰り返す波形パターンを有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のプロジェクター。
- 前記単位印加期間の繰り返し周波数が60Hz以上であることを特徴とする請求項4に記載のプロジェクター。
- 前記液晶調光素子による調光に加えて、前記光源への印加電圧を変化させることで前記光源からの射出光の量を調整する調光が可能とされたことを特徴とする請求項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。
Priority Applications (1)
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JP2013086595A JP2014211477A (ja) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | プロジェクター |
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JP2013086595A Pending JP2014211477A (ja) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | プロジェクター |
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2013
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