JP2020106692A - projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a projector.
プロジェクターは、光源から射出される光を、光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写レンズによって拡大投写するものである。このようなプロジェクターとして、照明装置から出射した白色光をRGB各色に分離して1つの液晶パネルで変調することで所望の画像を生成するものが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。このプロジェクターでは、照明装置から出射した照明光を拡大又は圧縮によって成形した後、液晶パネルに入射させている。
The projector modulates light emitted from a light source by a light modulator according to image information and magnifies and projects the obtained image by a projection lens. As such a projector, there is known a projector that generates a desired image by separating white light emitted from an illumination device into RGB colors and modulating the same with one liquid crystal panel (for example, refer to
しかしながら、上記従来技術においては照明光の成形が不十分な場合があり、液晶パネルの各画素において照明光が混色することで画像光ににじみが生じてしまうといった問題があった。 However, in the above-mentioned related art, there is a problem that the illumination light may not be sufficiently shaped, and the illumination light is mixed in each pixel of the liquid crystal panel, so that the image light has a blur.
本発明の第一態様に従えば、少なくとも第1色光及び第2色光を含む光を射出する光源ユニットと、前記光が入射する第1マルチレンズと、前記第1マルチレンズの後段に設けられ、前記第1色光及び前記第2色光を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、前記第1マルチレンズにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられ、前記光の一部を遮光する遮光部材と、複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、前記複数の画素各々に1対1で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a light source unit that emits light including at least a first color light and a second color light, a first multi-lens on which the light is incident, and a rear stage of the first multi-lens are provided, A superimposing lens that allows the first color light and the second color light to enter at different positions, and a light blocking member that is provided between the light exit side of the first multi-lens and the superimposing lens and blocks a part of the light. A light modulation device including a plurality of pixels including a plurality of sub-pixels, a microlens array including a plurality of microlenses corresponding to each of the plurality of pixels in a one-to-one correspondence, and light emitted from the light modulation device. A projection optical device for projecting is provided.
上記第一態様において、前記第1マルチレンズにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられた偏光変換素子をさらに備えるのが好ましい。 In the first aspect, it is preferable that a polarization conversion element provided between the light exit side of the first multi-lens and the superimposing lens is further provided.
上記第一態様において、前記第1マルチレンズの各レンズに対応して配列された複数のレンズを有する第2マルチレンズアレイをさらに備えるのが好ましい。 In the first aspect, it is preferable that the first multi-lens array further includes a second multi-lens array having a plurality of lenses arranged corresponding to the respective lenses of the first multi-lens.
上記第一態様において、前記遮光部材の平面形状は、前記複数の画素のうち一の画素において前記複数のサブ画素を区画する区画部材の平面形状と同一であるのが好ましい。 In the first aspect, the planar shape of the light shielding member is preferably the same as the planar shape of a partition member that partitions the plurality of sub-pixels in one pixel of the plurality of pixels.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there may be a case where the featured portions are enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective constituent elements are not necessarily the same as the actual ones. Absent.
(第一実施形態)
本実施形態に係るプロジェクターは、スクリーン上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源を用いている。
(First embodiment)
The projector according to the present embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen. The projector according to the present embodiment uses a laser light source such as a semiconductor laser that can obtain high-luminance and high-power light as a light source of an illumination device.
図1は本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
図1に示すように、プロジェクター1は、照明装置100と、光変調装置200と、投射光学装置300と、を備える。プロジェクター1において、照明装置100から射出される照明光の照明光軸を光軸AXとする。なお、以下の説明において必要に応じてXYZ直交座標系を用いて説明する。Z方向はプロジェクターの上下方向に対応し、X方向とは光軸AXと平行な方向に対応し、Y方向はX方向およびZ方向に直交する方向に対応する。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projector according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the
光変調装置200は、例えば1枚のカラー液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。このような単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター1の小型化が図られる。そして、光変調装置200は、照明装置100からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。
The
光変調装置200の照明装置100と対向する面側に、光入射側偏光板201aが設けられている。また、光変調装置200の投射光学装置300と対向する面側に、光出射側偏光板201bが設けられている。光入射側偏光板201a及び光出射側偏光板201bは、互いの偏光軸が直交している。
A light incident
投射光学装置300は、投射レンズからなり、光変調装置200により変調された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。なお、この投射光学装置を構成するレンズの枚数については、1枚であっても複数枚であってもよい。
The projection
(照明装置)
続いて、照明装置100の具体的な構成について説明する。
図2は、+Z方向から−Z方向に向かって照明装置を視た上面図である。図3は、−Y方向から+Y方向に向かって照明装置を視た側面図である。
(Lighting device)
Subsequently, a specific configuration of the
FIG. 2 is a top view of the lighting device viewed from the +Z direction toward the −Z direction. FIG. 3 is a side view of the lighting device viewed from the −Y direction to the +Y direction.
照明装置100は、図2および図3に示すように、光源ユニット110と、レンズインテグレーターユニット70と、遮光部材90と、偏光変換素子73と、重畳レンズ74と、を備えている。
光源ユニット110は、光源部10と、第1集光レンズ11と、拡散板12と、ミラー13と、励起光源30と、第2集光レンズ31と、蛍光体素子32と、コリメーター光学系40と、光分離素子20と、光分離ミラー群60とを含む。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
光源ユニット110において、光源部10の光軸ax1に沿って、光源部10と、第1集光レンズ11と、拡散板12と、コリメーターレンズ14と、ミラー13とが、この順に並んで配置されている。また、光源ユニット110において、励起光源30の光軸ax2に沿って、励起光源30と、第2集光レンズ31と、蛍光体素子32と、コリメーター光学系40と、光分離素子20と、補正レンズ50と、光分離ミラー群60とが、この順に並んで配置されている。なお、光軸ax1および光軸ax2はZ方向において離間しており、Z方向から平面視した場合に光軸ax1および光軸ax2は互いに直交する。また、光軸ax2は光軸AXと平行である。
In the
本実施形態において、光源部10には、例えば青色光束(第1色光)LBを射出する発光ダイオードが用いられている。なお、光源部10には、発光ダイオードの他にもレーザーダイオードなどの固体発光素子を用いることができる。また、光源部10には、このような固体発光素子を単独若しくは複数組み合わせたものを用いることができる。
In the present embodiment, the
第1集光レンズ11は、光源部10から射出された青色光束LBを集光するものであり、例えば1枚の凸レンズで構成されている。なお、第1集光レンズ11を構成するレンズの枚数については1枚であっても複数枚であってもよい。
The first
拡散板12は、青色光束LBを拡散させることで照度分布を均一化する。拡散板12としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。
The
コリメーターレンズ14は、拡散板12で拡散された青色光束LBを平行化してミラー13に入射させる。なお、コリメーターレンズ14は複数のレンズで構成されていてもよい。
The
ミラー13は拡散板12により拡散された青色光束LBは光軸ax2に沿う+X方向に向けて反射する。ミラー13は光軸ax1に対して45度の角度をなすように配置されている。ミラー13は後述する光分離素子20におけるダイクロイックミラー21と平面視で重なるように配置されている。
The
励起光源30は蛍光体素子32を励起して蛍光を生成するためのものである。励起光源30は、例えば、波長帯が440nm〜470nmの青色レーザー光を励起光Bとして射出する青色レーザー発光素子で構成される。なお、励起光源30は、要求される励起光Bの出力に応じて、複数の青色レーザー発光素子で構成されてもよい。
The
第2集光レンズ31は、励起光源30から射出された励起光Bを集光するものであり、例えば1枚の凸レンズで構成されている。なお、第2集光レンズ31を構成するレンズの枚数については1枚であっても複数枚であってもよい。
The
蛍光体素子32は励起光Bを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光Bにより励起された蛍光体は、例えば波長帯が500〜700nmの蛍光(黄色蛍光)YLを射出する。蛍光体素子32は、励起光Bの入射側と反対側から蛍光YLを射出する。蛍光体素子32から射出された蛍光YLは、コリメーター光学系40に入射する。本実施形態の照明装置100は、蛍光体素子32を励起して生成した蛍光YLを用いて白色光を生成するため、高い発光効率を得ることができる。
The
コリメーター光学系40は、蛍光体素子32から射出された蛍光YLをピックアップするとともに平行化する。本実施形態のコリメーター光学系40は、例えば第1凸レンズ40aおよび第2凸レンズ40bで構成される。コリメーター光学系40により平行化された蛍光YLは、光分離素子20に入射する。
The collimator
光分離素子20は、蛍光YLを互いに色の異なる2つの光に分離する。具体的に、光分離素子20は、ダイクロイックミラー21とミラー22とで構成される。ダイクロイックミラー21は、蛍光体素子32からの黄色の蛍光YLを赤色光束(第2色光)LRと緑色光束LGとに分離する。ダイクロイックミラー21は、赤色光束LRを透過させるとともに緑色光束LGを反射させることで蛍光YLを2つに分離する。
The
ミラー22は、緑色光束LGの光路中に配置され、ダイクロイックミラー21で反射された緑色光束LGを+X方向に向けて反射する。光分離素子20で分離された赤色光束LRおよび緑色光束LGは、互いに+X方向に進む。
The
光分離ミラー群60は光分離素子20のミラー22で反射された緑色光束LGの光路上に配置され、緑色光束LGを2つに分離する。具体的に、光分離ミラー群60は、ハーフミラー61とミラー62とで構成される。ハーフミラー61は、緑色光束LGの一部を第1の緑色光束LG1として透過させるとともに、緑色光束LGの残り一部を第2の緑色光束LG2として−Z方向に向けて反射させる。第1の緑色光束LG1は光軸ax2に沿って進んでレンズインテグレーターユニット70に入射する。
The light
第2の緑色光束LG2はミラー62に入射する。ミラー62は、第2の緑色光束LG2を+X方向に向けて反射する。ミラー62で反射された第2の緑色光束LG2は光軸ax2に沿って進んでレンズインテグレーターユニット70に入射する。
以上のようにして、光分離ミラー群60は、緑色光束LGを2つに分離して第1の緑色光束LG1と第2の緑色光束LG2とを生成する。
The second green light flux LG2 is incident on the
As described above, the light
本実施形態の光源ユニット110は、青色光束LB、赤色光束LR、第1の緑色光束LG1および第2の緑色光束LG2を含む光束LAをレンズインテグレーターユニット70に向けて射出する。光源ユニット110から射出される光束LAの中心軸は光軸AXに一致する。また、各光束LB、LR、LG1、LG2の主光線は、それぞれ光束LAの中心軸(光軸AX)から同じ距離に位置している。
The
レンズインテグレーターユニット70は、第1マルチレンズアレイ71と第2マルチレンズアレイ72とを含む。第1マルチレンズアレイ71は、例えば、複数の第1小レンズ75を平面的に配列して構成される。第1マルチレンズアレイ71は、光源ユニット110から射出された光束LAを各第1小レンズ75によって複数の小光束に分割してそれぞれを集光させる。
The
第2マルチレンズアレイ72は、例えば、第1マルチレンズアレイ71の各第1小レンズ75に対応して平面的に配列された複数の第2小レンズ76を有している。本実施形態において、第2マルチレンズアレイ72は、後述する重畳レンズ74とともに、第1マルチレンズアレイ71の各第1小レンズ75の像を光変調装置200に対して重畳して入射させる。
The second
本実施形態において、第1マルチレンズアレイ71における光射出側と重畳レンズ74との間に、遮光部材90が設けられている。より具体的に遮光部材90は、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aと重畳レンズ74との間のうち、光射出面72aの近傍に設けられている。ここで、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aとは、第2小レンズ76の光射出面に相当する。
In the present embodiment, the
遮光部材90は、レンズインテグレーターユニット70からの光の一部を遮光することによって、レンズインテグレーターユニット70からの光の形状を整形する。なお、図2においては、図を見易くするため、遮光部材90と光射出面72aとを離間させた状態としている。
The
遮光部材90を透過した光は偏光変換素子73に入射する。本実施形態において、偏光変換素子73は、第1マルチレンズアレイ71における光射出側と重畳レンズ74との間、より具体的には第2マルチレンズアレイ72における光射出側と重畳レンズ74との間に設けられている。
The light transmitted through the
偏光変換素子73は、偏光分離膜と位相差板(1/2位相差板)とをアレイ状に並べて構成される。偏光変換素子73は、レンズインテグレーターユニット70および遮光部材90を経由した光の偏光方向を所定方向に変換する。これにより、光変調装置200に入射する光の偏光方向が、光変調装置200の光入射側に配置された光入射側偏光板201aの透過軸方向に対応する。よって、光入射側偏光板201aは光変調装置200に入射する光を遮光しないため、光利用効率が向上する。
The
重畳レンズ74は、例えば、凸レンズから構成されるものであり、遮光部材90および偏光変換素子73を通過した光を光変調装置200に対して重畳して入射させるためのものである。
The superimposing
本実施形態において、光束LAにおける各光束LB、LR、LG1、LG2は互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、各光束LB、LR、LG1、LG2はレンズインテグレーターユニット70の異なる領域にそれぞれ入射する。各光束LB、LR、LG1、LG2は、レンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を透過した後も、互いが交わらない状態のままで重畳レンズ74に入射する。
In the present embodiment, the light fluxes LB, LR, LG1 and LG2 in the light flux LA do not overlap each other. Therefore, the light fluxes LB, LR, LG1, and LG2 are incident on different regions of the
以下、レンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を経由した後の光束LAを照明光Wと称すことにする。照明光Wは、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2を含む。ここで、青色光WBはレンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を経由した上記青色光束LBに相当し、赤色光WRはレンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を経由した上記赤色光束LRに相当し、第1緑色光WG1はレンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を経由した上記第1の緑色光束LG1に相当し、第2緑色光WG2はレンズインテグレーターユニット70および偏光変換素子73を経由した上記第2の緑色光束LG2に相当する。
Hereinafter, the light flux LA that has passed through the
図4は重畳レンズ74における光入射面の状態を示す斜視図である。図4では、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2を模式的に示している。
照明光Wにおいても、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2は互いにオーバーラップしない状態となっている。そのため、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2は、図4に示すように重畳レンズ74の異なる場所に入射する。なお、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2の主光線と重畳レンズ74のレンズ光軸74aとの距離はいずれも等しい。以下、青色光WB、赤色光WR、第1緑色光WG1および第2緑色光WG2を特に区別しない場合、総称して各光WB,WR,WG1,WG2と称すこともある。
FIG. 4 is a perspective view showing a state of the light incident surface of the superposing
Also in the illumination light W, the blue light WB, the red light WR, the first green light WG1 and the second green light WG2 are in a state where they do not overlap each other. Therefore, the blue light WB, the red light WR, the first green light WG1 and the second green light WG2 are incident on different positions of the superimposing
本実施形態において、重畳レンズ74は、該重畳レンズ74に対する各光WB,WR,WG1,WG2の入射位置に応じて、光変調装置200に対する各光WB,WR,WG1,WG2の入射方向を異ならせる。すなわち、重畳レンズ74は、各光WB,WR,WG1,WG2を光変調装置200に対して4方向から入射可能である。
In the present embodiment, the superimposing
続いて、光変調装置200の画素構造について説明する。図5は、光変調装置200の画素構造を示す平面図であり、図6および図7は光変調装置200における画素構造の要部を示す断面図である。
図5、図6および図7に示すように、光変調装置200は、複数の画素201を有している。各画素201は、第1のサブ画素201B、第2のサブ画素201R、第3のサブ画素201G1および第4のサブ画素201G2から構成される。以下、第1のサブ画素201B、第2のサブ画素201R、第3のサブ画素201G1および第4のサブ画素201G2を、単にサブ画素201B、201R、201G1、201G2と簡略して示すこともある。
Next, the pixel structure of the
As shown in FIGS. 5, 6 and 7, the
図5に示すように、本実施形態の光変調装置200において、複数の画素201は、Y方向およびZ方向に沿ってマトリクス状に配置されている。各画素201は、−Z方向に向かって、第1のサブ画素201Bおよび第2のサブ画素201Rがこの順に並び、第1のサブ画素201Bに対する+Y方向に第4のサブ画素201G2が並び、第2のサブ画素201Rに対する+Y方向に第3のサブ画素201G1が並んで配置されている。各サブ画素201B、201R、201G1、201G2は、ブラックマトリクス(格子部)BMにより格子状に区画されている。
As shown in FIG. 5, in the
本実施形態において、遮光部材90を配置する第2マルチレンズアレイ72における光射出面72aと画素201とは光学的に略共役となっている。これにより、光射出面72aと同じ輝度分布を有する照明領域が、光学的に略共役となる光変調装置200の各画素201上に形成されるようになる。なお、光学的に略共役とは、光射出面72aと同じ輝度分布を有する照明領域が画素201に一致する場合に限られず、画質に影響を及ぼさない程度に照明領域が画素201からずれる誤差を許容することを意味する。
In the present embodiment, the
本実施形態において、各サブ画素201B,201R,201G1,201G2は略正方形状となっており、画素201の外形は全体として略正方形状となっている。そのため、各画素201はそれぞれが均一な輝度を有することとなるので、光変調装置200はムラがなく品質の良い画像光を生成することができる。
In this embodiment, each of the sub-pixels 201B, 201R, 201G1, 201G2 has a substantially square shape, and the outer shape of the
以上述べたように本実施形態のプロジェクター1によれば、各光WB,WR,WG1,WG2の重畳レンズ74における入射位置を異ならせることで、光変調装置200の光入射側に設けられたマイクロレンズアレイ80に対して各光WB,WR,WG1,WG2を所定方向からそれぞれ入射可能である。
As described above, according to the
図6および図7に示すように、本実施形態の光変調装置200は、光入射側の表面にマイクロレンズアレイ80が一体に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ80は光変調装置200と別体でも良い。図6は第1のサブ画素201Bおよび第2のサブ画素201Rにおける断面構成を示す図である。図7は第3のサブ画素201G1および第4のサブ画素201G2における断面構成を示す図である。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the
マイクロレンズアレイ80は、複数のマイクロレンズ80aを有し、マイクロレンズアレイ80に入射した光から複数の微小光束を形成する。
具体的には、図6に示すようにマイクロレンズアレイ80に入射した青色光WBは、複数のマイクロレンズ80aによって複数の微小光束WBbに分割される。また、マイクロレンズアレイ80に入射した赤色光WRは、複数のマイクロレンズ80aによって複数の微小光束WRrに分割される。
The
Specifically, as shown in FIG. 6, the blue light WB that has entered the
図7に示すように、マイクロレンズアレイ80に入射した第1緑色光WG1は、複数のマイクロレンズ80aによって、複数の微小光束WGg1に分割される。また、マイクロレンズアレイ80に入射した第2緑色光WG2は、複数のマイクロレンズ80aによって、複数の微小光束WGg2に分割される。
As shown in FIG. 7, the first green light WG1 incident on the
各マイクロレンズ80aは光変調装置200の各画素201と1対1で対応するように配置されている。第1のサブ画素201Bには光変調装置200に入射する照明光Wのうちの青色光WBが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ80に対して斜め下方から入射した青色光WBは微小光束WBbに分割されて、第1のサブ画素201Bに入射する。
Each
また、第2のサブ画素201Rには赤色光WRが対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ80に対して斜め上方から入射した赤色光WRは微小光束WRrに分割されて、第2のサブ画素201Rに入射する。
The red light WR corresponds to the
また、第3のサブ画素201G1には第1緑色光WG1が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ80に対して斜め上方から入射した第1緑色光WG1は微小光束WGg1に分割されて、第3のサブ画素201G1に入射する。
The first green light WG1 corresponds to the third sub-pixel 201G1. That is, the first green light WG1 that is obliquely incident on the
また、第4のサブ画素201G2には第2緑色光WG2が対応する。すなわち、マイクロレンズアレイ80に対して斜め下方から入射した第2緑色光WG2は微小光束WGg2に分割されて、第4のサブ画素201G2に入射する。
The second green light WG2 corresponds to the fourth sub-pixel 201G2. That is, the second green light WG2 that is obliquely incident on the
ところで、光変調装置200において良好な画像光を生成するためには、各サブ画素201B、201R、201G1、201G2に対して対応する色の光を適切に入射させる必要がある。各サブ画素201B、201R、201G1、201G2に対応する色の光を適切に入射させるためには、重畳レンズ74に入射するまでに各光WB,WR,WG1,WG2を十分に平行化させる必要がある。しかしながら、レンズによる収差によって各光WB,WR,WG1,WG2を十分に平行化することは非常に難しく、各光WB,WR,WG1,WG2が収束成分又は発散成分を含む光となるおそれがある。また、各光WB,WR,WG1,WG2が回折成分を含む場合もあり得る。
By the way, in order to generate good image light in the
図8Aは比較例として遮光部材90を設けない場合における微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。図8Bは遮光部材90を設けた本実施形態のプロジェクター1における微小光束と各サブ画素との関係を示す図である。
FIG. 8A is a diagram showing a relationship between a minute light flux and each sub-pixel when the
遮光部材90を設けない場合、図8Aに示すように、各微小光束WBb,WRr,WGg1,WGg2は収束成分、発散成分あるいは回折成分を含むことで各サブ画素201B、201R、201G1、201G2上で結像せずにボケるため、微小光束WBb,WRr,WGg1,WGg2による像は各サブ画素201B、201R、201G1、201G2の形状よりも大きくなる。
When the
この場合、例えば、微小光束WRrの像は、一の画素201内で隣接するサブ画素間の領域を跨いだ状態となる。そのため、微小光束WRrは、第2のサブ画素201Rだけでなく、第2のサブ画素201Rに隣接している他のサブ画素201B、201G1、201G2にも入射する。これによって、画像光ににじみが生じてしまい、スクリーンSCRに投射される画像光の品質が低下してしまう。
In this case, for example, the image of the minute light beam WRr is in a state of straddling the region between adjacent sub-pixels in one
これに対し、本実施形態のプロジェクター1では、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光の一部を、各画素201と光学的に略共役となる光射出面72aの近傍に設けた遮光部材90で遮光している(図2および図3参照)。
On the other hand, in the
ここで、第2マルチレンズアレイ72から射出される光は、光射出面72a(第2小レンズ76の光射出面)において最も光束径が狭められている。本実施形態では、光束径が最も狭まる光射出面72aの近傍に遮光部材90を設けることで、遮光部材90によって遮光される光量を少なくしている。これにより、光源ユニット110からの光は、遮光部材90による遮光量が低減されるので、光源ユニット110から射出した光を効率良く利用できる。
Here, the light emitted from the second
また、上述のように第2マルチレンズアレイ72における光射出面72aと各画素201とは光学的に略共役であるため、遮光部材90は各画素201と光学的に略共役となる位置に設けられている。これにより、遮光部材90を透過した光は光学的に略共役となる光変調装置200の各画素201に良好に入射する。
Further, as described above, the
図9は、遮光部材90の概略構成を示す平面図である。図9に示すように、遮光部材90は、例えば、カーボンブラック等を印刷した遮光性部材で構成されている。遮光部材90の平面形状は、各画素201において4つのサブ画素201B、201R、201G1、201G2を格子状に区画するブラックマトリクスBMの平面形状と同一である。すなわち、遮光部材90の形状は、各画素201を区画するブラックマトリクスBMの開口数が同じ、且つ開口形状が同じである。
FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of the
より具体的に遮光部材90は開口90aを4つ有しており、全体形状の大きさが光射出面72aと同等若しくは僅かに小さい。遮光部材90は、光変調装置200の各画素201を区画するブラックマトリクスBM(図6参照)と相似関係となるように形成されている。すなわち、各開口90aの平面形状は、各画素201におけるサブ画素201B、201R、201G1、201G2と相似形状となっている。これにより、重畳レンズ74およびマイクロレンズ80aの倍率を適切に調整することで、各開口90aを透過した光を光変調装置200の各サブ画素201B、201R、201G1、201G2に効率良く入射させることができる。
More specifically, the
遮光部材90は、各開口90aを通過した光の形状を各サブ画素201B、201R、201G1、201G2の形状に対応させるように、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光の一部を遮光する。4つの開口90aは、第1の開口90a1と第2の開口90a2と第3の開口90a3と第4の開口90a4とで構成される。
The
ここで、第1の開口90a1は第1のサブ画素201Bに対応し、第2の開口90a2は第2のサブ画素201Rに対応し、第3の開口90a3は第3のサブ画素201G1に対応し、第4の開口90a4は第4のサブ画素201G2に対応する。
Here, the first opening 90a1 corresponds to the
すなわち、遮光部材90において、第1の開口90a1には、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出される光束LAのうちの青色光束LBが入射する。これにより、例えば、青色光束LBが収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第1の開口90a1を透過できずに遮光部材90でカットされる。
That is, in the
また、第2の開口90a2には、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光束LAのうちの赤色光束LRが入射する。これにより、例えば、赤色光束LRが収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第2の開口90a2を透過できずに遮光部材90でカットされる。
Further, the red light flux LR of the light flux LA emitted from the
また、第3の開口90a3には、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光束LAのうちの第1の緑色光束LG1が入射する。これにより、例えば、第1の緑色光束LG1が収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第3の開口90a3を透過できずに遮光部材90でカットされる。
Further, the first green light flux LG1 of the light flux LA emitted from the
また、第4の開口90a4には、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光束LAのうちの第2の緑色光束LG2が入射する。これにより、例えば、第2の緑色光束LG2が収差によって十分に平行化されずに収束成分、発散成分あるいは回折成分を含む場合でも、これら収束成分、発散成分あるいは回折成分は第4の開口90a4を透過できずに遮光部材90でカットされる。
Further, the second green light flux LG2 of the light flux LA emitted from the
以上のように本実施形態のプロジェクター1によれば、遮光部材90の各開口90aを透過した光の形状が各サブ画素201B、201R、201G1、201G2の形状に対応するように、第2マルチレンズアレイ72の光射出面72aから射出された光の一部が遮光される。
As described above, according to the
これにより、本実施形態のプロジェクター1によれば、図8Bに示すように、各微小光束WBb,WRr,WGg1,WGg2が各々対応する各サブ画素201B、201R、201G1、201G2に良好に入射することができる。よって、各微小光束WBb,WRr,WGg1,WGg2は隣接するサブ画素の間の領域を跨がない。つまり、図8Bに示すように、例えば、微小光束WRrは第2のサブ画素201Rのみに入射し、第2のサブ画素201Rを区画するブラックマトリクスBMに入射しない。
As a result, according to the
したがって、照明装置100からの光の利用効率を向上させつつ、互いに隣り合うサブ画素201B、201R、201G1、201G2に同じ色の光が入射することによる混色の発生を防止することができる。よって、プロジェクター1は、にじみが低減された質の高い画像をスクリーンSCRに投射することができる。
Therefore, it is possible to prevent the occurrence of color mixture due to the light of the same color being incident on the sub-pixels 201B, 201R, 201G1, and 201G2 adjacent to each other, while improving the efficiency of using the light from the
また、本実施形態のプロジェクター1によれば、遮光部材90によって各画素201においてブラックマトリクスBMに対する光の入射量を低減できるので、ブラックマトリクスBMにおける熱の発生が抑えられて、熱によるブラックマトリクスBMの劣化を抑制できる。したがって、本実施形態のプロジェクター1によれば、ブラックマトリクスBMの寿命を延ばすことで長期に渡り良質な画像を表示可能となる。
Further, according to the
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
上記実施形態のプロジェクター1では、第1マルチレンズアレイ71および第2マルチレンズアレイ72を有するレンズインテグレーターユニット70を設ける場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第1マルチレンズアレイ71のみを設けるようにしてもよい。この場合、遮光部材90は第1マルチレンズアレイ71における光射出側と重畳レンズ74との間に設けられる。
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the invention.
In the
また、上記実施形態において、遮光部材90を光射出面72aの近傍に設ける場合を例に挙げたが、遮光部材90を配置する位置はこれに限定されない。例えば、遮光部材90は第2マルチレンズアレイ72の光射出面と重畳レンズ74との間であればいずれに配置してもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、光源ユニット110として3色の色光を射出するものを例に挙げたが、光源ユニット110は少なくとも2色の色光を射出するものであればよい。すなわち、光源ユニット110は例えば赤色光、青色光および緑色光のうちの2色の光を射出する構成であってもよく、この場合、光変調装置200の各画素201は2つのサブ画素で構成されることになる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態の光源ユニット110では蛍光体素子32を励起することで生成した黄色の蛍光YLを分離することで赤色光束LRと緑色光束LGとを生成する場合を例に挙げたが、赤色光束LRおよび緑色光束LGの少なくとも一方を蛍光で生成してもよい。
In the
また、上記実施形態における光変調装置200の各画素201を構成する各サブ画素201B、201R、201G1、201G2の配置は図6に示した形態に限定されず、例えば、第3のサブ画素201G1および第4のサブ画素201G2が画素201内において対角方向に並んで配置されるベイヤー配列構造を採用してもよい。
The arrangement of the sub-pixels 201B, 201R, 201G1, and 201G2 forming each
1…プロジェクター、71…第1マルチレンズアレイ、72…第2マルチレンズアレイ、72a…光射出面、73…偏光変換素子、74…重畳レンズ、75…第1小レンズ、76…第2小レンズ、80…マイクロレンズアレイ、80a…マイクロレンズ、90…遮光部材、110…光源ユニット、200…光変調装置、201…画素、201B…サブ画素、300…投射光学装置、BM…ブラックマトリクス(格子部)、LB…青色光束(第1色光)、LR…赤色光束(第2色光)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光が入射する第1マルチレンズアレイと、
前記第1マルチレンズアレイの後段に設けられ、前記第1色光及び前記第2色光を互いに異なる位置に入射させる重畳レンズと、
前記第1マルチレンズアレイにおける光射出側と前記重畳レンズとの間に設けられ、前記光の一部を遮光する遮光部材と、
複数のサブ画素からなる画素を複数含む光変調装置と、
前記複数の画素各々に1対1で対応する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
前記光変調装置から射出される光を投射する投射光学装置と、を備える
プロジェクター。 A light source unit that emits light including at least a first color light and a second color light;
A first multi-lens array on which the light is incident;
A superimposing lens that is provided in a subsequent stage of the first multi-lens array and that allows the first color light and the second color light to enter different positions.
A light blocking member that is provided between the light exit side of the first multi-lens array and the superimposing lens and blocks a part of the light;
A light modulator including a plurality of pixels including a plurality of sub-pixels;
A microlens array including a plurality of microlenses corresponding to each of the plurality of pixels in a one-to-one relationship;
A projection optical device that projects light emitted from the light modulation device.
請求項1に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 1, further comprising a polarization conversion element provided between the light exit side of the first multi-lens array and the superimposing lens.
請求項1または2に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 1, further comprising a second multi-lens array having a plurality of second small lenses arranged corresponding to the plurality of first small lenses of the first multi-lens array, respectively.
請求項3に記載のプロジェクター。 The projector according to claim 3, wherein the light blocking member is provided between the light exit surface of the second multi-lens array and the superimposing lens.
請求項1から4のいずれか一項に記載のプロジェクター。 The planar shape of the light-shielding member is the same as the planar shape of a lattice part that divides the plurality of sub-pixels into a lattice pattern in one pixel of the plurality of pixels. Projector.
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