JP4104578B2 - Projector device - Google Patents

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Description

本発明は、光源からの光を映像信号に応じて変調しスクリーンに投影する投射型のプロジェクタ装置に関する。
The present invention relates to a projection type projector apparatus that modulates light from a light source in accordance with a video signal and projects the light onto a screen.

投射型のプロジェクタ装置として、たとえば以下の特許文献1に示す技術が公知である。かかるプロジェクタ装置は、光源として、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を出射する3つの半導体レーザを配し、映像信号に応じて各色のレーザ光を光変調した後、これらをダイクロイックミラーで合成し、投影レンズでスクリーン上に投影するものである。レーザ光に対する光変調は、空間光変調器を用いて行われている。   As a projection-type projector device, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 below is known. In such a projector apparatus, three semiconductor lasers that emit red laser light, green laser light, and blue laser light are arranged as light sources, and each color laser light is optically modulated in accordance with a video signal, and then these are dichroic mirrored. It is synthesized and projected onto the screen with a projection lens. Light modulation of the laser light is performed using a spatial light modulator.

この他、単一光源からの光をフライホイールにて時分割的に3原色化した後、映像信号に応じて光変調しスクリーンに投影する技術もある。
特開平11−64789号公報
In addition, there is a technique in which light from a single light source is converted into three primary colors in a time-sharing manner using a flywheel, and then light-modulated according to a video signal and projected onto a screen.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-64789

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術によれば、3原色のレーザ光毎に光学部品や空間光変調器が必要となるため、部品点数の増加およびコストの上昇を招く。また、レーザ光毎に光路を確保する必要があるため、装置形状の大型化が引き起こされる。   However, according to the technique described in Patent Document 1, an optical component and a spatial light modulator are required for each of the three primary color laser beams, resulting in an increase in the number of components and an increase in cost. In addition, since it is necessary to secure an optical path for each laser beam, the size of the apparatus is increased.

また、フライホイールを用いる場合には、単一光源からの光を時分割的に3原色化するものであるため、光の利用効率が低下し、照度不足あるいは消費電力の増加等の問題が生じる。   In addition, when using a flywheel, light from a single light source is converted into three primary colors in a time-sharing manner, so that the light use efficiency is reduced, causing problems such as insufficient illuminance or increased power consumption. .

そこで、本発明は、部品点数の増加および装置形状の大型化を抑制しながら、光の利用効率を増大させ得るプロジェクタ装置を提供することを課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a projector device that can increase the light use efficiency while suppressing an increase in the number of components and an increase in the size of the device.

第1の発明に係るプロジェクタ装置は、光源と、光源からの光をプリズムの色分散によって3原色に分離する光分離手段と、分離された各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調手段と、変調された各色の光をプリズムの色分散によって再合成する光合成手段と、合成された光をスクリーン上に投影する投影手段とを有することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a projector apparatus comprising: a light source; a light separating unit that separates light from the light source into three primary colors by chromatic dispersion of a prism; and a light modulating unit that modulates the separated light of each color based on a video signal. And light combining means for recombining the modulated light of each color by chromatic dispersion of the prism, and projection means for projecting the combined light on the screen.

第2の発明に係るプロジェクタ装置は、前記第1の発明において、前記光分離手段は、平面状に配列されたレンズ群を具備するとともに前記光源から入射された光のうち各レンズに入射された部分光束に光収束作用を付与する第1のレンズアレイと、該レンズアレイによって収束されたそれぞれの光束を色分散作用によって3原色の光に分離する第1のプリズムを有しており、また、前記光合成手段は、前記第1のプリズムによって分離された各色の光を色分散作用によって分離前の光束に合成する第2のプリズムと、合成されたそれぞれの光束に対し前記第1のレンズアレイによる光収束作用を補正する光学作用を付与する第2のレンズアレイを有していることを特徴とする。   A projector device according to a second invention is the projector device according to the first invention, wherein the light separating means includes a group of lenses arranged in a plane and is incident on each lens out of the light incident from the light source. A first lens array that imparts a light convergence action to the partial light flux, and a first prism that separates each light flux converged by the lens array into light of three primary colors by a chromatic dispersion action, The light combining means includes a second prism that combines light of each color separated by the first prism into a light beam before separation by chromatic dispersion, and a first lens array for each of the combined light beams. It has the 2nd lens array which provides the optical effect | action which correct | amends a light convergence effect | action.

第3の発明に係るプロジェクタ装置は、前記第2の発明において、前記光変調手段は、前記各色の光の収束位置に対応して配列された一群の光変調素子からなる光変調アレイを具備することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the projector device according to the second aspect, the light modulation means includes a light modulation array including a group of light modulation elements arranged corresponding to the convergence positions of the light beams of the respective colors. It is characterized by that.

第4の発明に係るプロジェクタ装置は、前記第3の発明において、前記光変調アレイは、前記各色の光を前記映像信号に基づいて遮光するシャッターアレイを備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the projector according to the third aspect, the light modulation array includes a shutter array that blocks the light of each color based on the video signal.

第5の発明に係るプロジェクタ装置は、前記第4の発明において、前記シャッターアレイは、液晶素子またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子によって構成されていることを特徴とする。   A projector device according to a fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, the shutter array is constituted by a liquid crystal element or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element.

第6の発明に係るプロジェクタ装置は、前記第2乃至第5の発明の何れかにおいて、前記第1のプリズムおよび第2のプリズムには、入射された光束に対して色分散作用を付与する断面鋸状の傾斜面が形成されており、前記第1のレンズアレイによって収束された一群の光束のうち隣り合う所定数の光束が一つの傾斜面に入射されるよう、前記傾斜面の幅寸法が設定されていることを特徴とする。   A projector device according to a sixth aspect of the present invention is the projector according to any one of the second to fifth aspects, wherein the first prism and the second prism impart a color dispersion action to the incident light flux. A saw-shaped inclined surface is formed, and the width dimension of the inclined surface is such that a predetermined number of adjacent light beams out of the group of light beams converged by the first lens array are incident on one inclined surface. It is characterized by being set.

本発明の特徴は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、あくまでも、本発明の一実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。   The features of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely an embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment.

なお、上記第2発明の構成要件である第1のプリズムと第2のプリズムは、以下の実施の形態では、第1のプリズムアレイ13と第2のプリズムアレイ15として記載されている。
Note that the first prism and the second prism, which are constituent elements of the second invention, are described as the first prism array 13 and the second prism array 15 in the following embodiments.

本発明によれば、光源からの光をプリズムによる色分散によって3原色に分離し、分離した各色の光に光変調を付与した後、再び、プリズムによる色分散によって3原色の光を合成するものであるから、3原色毎に半導体レーザとその光路および光学系を準備する必要がなく、よって、部品点数の削減および装置形状の小型化を図ることができる。   According to the present invention, the light from the light source is separated into the three primary colors by chromatic dispersion by the prism, and after the light of each separated color is subjected to light modulation, the light of the three primary colors is again synthesized by chromatic dispersion by the prism. Therefore, it is not necessary to prepare a semiconductor laser, its optical path, and optical system for each of the three primary colors, so that the number of parts can be reduced and the apparatus shape can be reduced.

また、上記フライホイールを用いた従来技術のように光源からの光を時分割的に3原色化するものではなく、プリズムによる色分散によって3原色に光路分割するものであるから、光の利用効率が低下することはなく、低消費電力にて十分な照度の光をスクリーンに投影することができる。   Further, the light use efficiency is not because light from the light source is not time-divided into three primary colors as in the prior art using the flywheel, but is divided into three primary colors by color dispersion by a prism. Is reduced, and light with sufficient illuminance can be projected onto the screen with low power consumption.

この他、本発明の作用効果は、以下に示す実施形態の説明にて明瞭に把握されよう。
In addition, the operational effects of the present invention will be clearly understood in the description of the embodiments shown below.

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図1に実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成(光学系)を示す。図示の如く、当該プロジェクタ装置は、光源10と、コリメートレンズ11と、第1のレンズアレイ12と、第1のプリズムアレイ13と、シャッターアレイ14と、第2のプリズムアレイ15と、第2のレンズアレイ16と、投影レンズ17から構成されている。   First, FIG. 1 shows a configuration (optical system) of a projector apparatus according to the embodiment. As shown, the projector device includes a light source 10, a collimating lens 11, a first lens array 12, a first prism array 13, a shutter array 14, a second prism array 15, and a second prism array. A lens array 16 and a projection lens 17 are included.

光源10は、たとえば、自然光を発光するランプと、ランプからの光を前方(コリメータレンズ11方向)に効率よく導くための反射板から構成されている。光源10からの光は、コリメートレンズ11によって平行光とされ、第1のレンズアレイ12に入射される。   The light source 10 includes, for example, a lamp that emits natural light and a reflector that efficiently guides light from the lamp forward (in the direction of the collimator lens 11). The light from the light source 10 is converted into parallel light by the collimating lens 11 and is incident on the first lens array 12.

図2に示す如く、第1のレンズアレイ12には、マイクロレンズ121が互いに隣接するよう行および列状に配列されている。マイクロレンズ121の焦点距離はすべて同じに設定されている。コリメートレンズ11から入射された光のうち、それぞれのマイクロレンズ121に入射された部分光束は、マイクロレンズ121によって収束された後、第1のプリズムアレイ13に入射される。   As shown in FIG. 2, in the first lens array 12, microlenses 121 are arranged in rows and columns so as to be adjacent to each other. The focal lengths of the micro lenses 121 are all set to be the same. Of the light incident from the collimating lens 11, the partial light beams incident on the respective microlenses 121 are converged by the microlens 121 and then incident on the first prism array 13.

図2に示す如く、第1のプリズムアレイ13は、プリズム131とプリズム132にて構成されている。プリズム131とプリズム132は、一定の間隔(空気)をおいて対向配置されている。第1のプリズム131には、光の出射側に断面鋸状のプリズム面131aが形成されている。また、第2のプリズム132には、光の入射側に断面鋸状のプリズム面132aが形成されている。これらプリズム面131a、131bは、同一形状で、且つ、傾斜方向が逆になっている。プリズム面131a、131bの傾斜角は、全て同一角度に設定されている。なお、プリズム131とプリズム132は同一の材料にて形成されており両者の屈折率は同一である。   As shown in FIG. 2, the first prism array 13 includes a prism 131 and a prism 132. The prism 131 and the prism 132 are arranged to face each other with a constant interval (air). The first prism 131 has a prism surface 131a having a sawtooth cross section on the light emission side. The second prism 132 has a prism surface 132a having a sawtooth cross section on the light incident side. These prism surfaces 131a and 131b have the same shape and the inclined directions are reversed. The inclination angles of the prism surfaces 131a and 131b are all set to the same angle. The prism 131 and the prism 132 are made of the same material, and the refractive indexes of both are the same.

図3に、プリズム面131a、132aによる色分散作用を示す。なお、同図には、便宜上、プリズム131、132に形成された一連のプリズム面のうち一つのプリズム面のみを図示してある。   FIG. 3 shows the color dispersion action by the prism surfaces 131a and 132a. In the figure, for the sake of convenience, only one prism surface of the series of prism surfaces formed on the prisms 131 and 132 is shown.

マイクロレンズ121によって収束された部分光束がプリズム面131aに入射されると、プリズム131内の屈折率と外部(空気)の屈折率の相違により、プリズム面131aによって光束が屈折されて外部に出射される。ここで、プリズム面131aによる屈折角は波長毎に相違するため、自然光のうち、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色の光束は、図示の如く、それぞれ異なる屈折角にて、外部(空気)に出射される。   When the partial light beam converged by the microlens 121 is incident on the prism surface 131a, the light beam is refracted by the prism surface 131a and emitted to the outside due to the difference between the refractive index in the prism 131 and the refractive index of the outside (air). The Here, since the refraction angles by the prism surface 131a differ for each wavelength, the light beams of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) among natural light have different refraction angles as shown in the figure. The light is emitted to the outside (air).

これら3原色の光束が対向配置されたプリズム面132aに入射されると、プリズム面132aによって屈折される。ここで、プリズム面131aとプリズム面132aは平行で、且つ、プリズム131とプリズム132の屈折率は同じであるため、プリズム面132aによって屈折された3原色の光束は、互いに平行となり、何れも、プリズム131への入射光束と同一の方向に進行する。   When the light beams of these three primary colors are incident on the prism surface 132a arranged to face each other, the light is refracted by the prism surface 132a. Here, since the prism surface 131a and the prism surface 132a are parallel and the refractive indexes of the prism 131 and the prism 132 are the same, the light beams of the three primary colors refracted by the prism surface 132a are parallel to each other. It travels in the same direction as the light beam incident on the prism 131.

かかる光学作用により、プリズム132を透過した後の各色の光束は、一定の光軸ギャップD1、D2を持つこととなる。ここで、光軸ギャップD1、D2は、プリズム131、132の屈折率とプリズム面131a、132aの傾斜角θによる角色の光束の屈折角と、プリズム131、132の配置間隔D0に依存する。配置間隔D0を大きくするほど、光軸ギャップD1、D2は大きくなる。   Due to this optical action, the light beams of the respective colors after passing through the prism 132 have fixed optical axis gaps D1 and D2. Here, the optical axis gaps D1 and D2 depend on the refractive index of the prisms 131 and 132, the refraction angle of the angular luminous flux due to the inclination angle θ of the prism surfaces 131a and 132a, and the arrangement interval D0 of the prisms 131 and 132. As the arrangement interval D0 is increased, the optical axis gaps D1 and D2 are increased.

図1に戻り、このようにして光路分割された3原色の光束は、シャッターアレイ14に入射され変調される。このとき、各色の光束は、上記の如く、マイクロレンズ121によって収束作用を受けている。シャッターアレイ14は、それぞれのシャッター素子が各色の光束を個別に受光できるよう、これら光束の収束位置近傍に配置されている。   Returning to FIG. 1, the light beams of the three primary colors divided in this way are incident on the shutter array 14 and modulated. At this time, the light beams of the respective colors are converged by the microlens 121 as described above. The shutter array 14 is disposed in the vicinity of the convergence position of the light beams so that each shutter element can individually receive the light beams of the respective colors.

図4に、シャッターアレイ14による光変調作用を示す。なお、同図には、マイクロレンズ121、プリズム131、プリズム132、シャッターアレイ14の位置関係が模式的に示されている。また、図中、赤色光束は実線、緑色光束は点線、青色光束は一点鎖線で示されている。   FIG. 4 shows the light modulation action by the shutter array 14. In the figure, the positional relationship among the microlens 121, the prism 131, the prism 132, and the shutter array 14 is schematically shown. In the drawing, the red light beam is indicated by a solid line, the green light beam is indicated by a dotted line, and the blue light beam is indicated by a one-dot chain line.

マイクロレンズ121によって収束作用を受けた部分光束は、上記のようにプリズム131、132によって3原色に分離された後、それぞれ、シャッターアレイ14のシャッター素子141a、141b、141cに収束される。シャッター素子141a、141b、141cは、それぞれ、再生画像フレームの赤色画素、緑色画素、青色画素に対応している。それぞれのシャッター素子は、映像信号に応じてON/OFFされる。3原色の光束は、シャッター素子がONの間だけ、シャッター素子を透過する。1フレーム期間における各シャッター素子のON期間の長さによって、各画素色の強弱が制御される。シャッター素子141a、141b、141cは、たとえば、液晶素子を用いて構成することができる。   The partial light beams that have been subjected to the converging action by the microlens 121 are separated into the three primary colors by the prisms 131 and 132 as described above, and then converged on the shutter elements 141a, 141b, and 141c of the shutter array 14, respectively. The shutter elements 141a, 141b, and 141c correspond to the red pixel, the green pixel, and the blue pixel of the reproduced image frame, respectively. Each shutter element is turned ON / OFF according to the video signal. The light beams of the three primary colors are transmitted through the shutter element only while the shutter element is ON. The intensity of each pixel color is controlled by the length of the ON period of each shutter element in one frame period. The shutter elements 141a, 141b, and 141c can be configured using, for example, liquid crystal elements.

なお、同図では、3列分のマイクロレンズ121が一つのプリズム面131aに対応配置されるよう、プリズム面131aの幅寸法が設定されている。これに対応してプリズム面132aも、3列分の3原色光束が一つのプリズム面132aに入射されるよう幅寸法が設定されている。一つのマイクロレンズ121は、シャッター素子141a、141b、141cを一つずつ含む画素セットに対応して配置されている。マイクロレンズ121の焦点距離と、上述したプリズム131、132による3原色間の光軸ギャップD1、D2の大きさは、これら3原色の光束が一つの画素セット中のシャッター素子141a、141b、141cに適正に収束されるように調整・設定されている。   In the figure, the width dimension of the prism surface 131a is set so that three rows of microlenses 121 are arranged corresponding to one prism surface 131a. Correspondingly, the prism surface 132a is also set to have a width dimension so that three primary color light beams for three rows are incident on one prism surface 132a. One microlens 121 is arranged corresponding to a pixel set including one shutter element 141a, 141b, and 141c. The focal length of the microlens 121 and the size of the optical axis gaps D1 and D2 between the three primary colors by the prisms 131 and 132 described above are such that the light beams of these three primary colors enter the shutter elements 141a, 141b, and 141c in one pixel set. It is adjusted and set so that it converges properly.

図1に戻り、シャッターアレイ14を透過した3原色の光束は、第2のプリズムアレイ15によって合成され、もとの光束に戻される。そして、第1のレンズアレイ12によって付与された光収束作用が、第2のプリズム15の出射面に配された第2のレンズアレイ16によって補正され平行光に変換される。   Returning to FIG. 1, the light beams of the three primary colors transmitted through the shutter array 14 are combined by the second prism array 15 and returned to the original light beam. Then, the light convergence effect imparted by the first lens array 12 is corrected by the second lens array 16 disposed on the exit surface of the second prism 15 and converted into parallel light.

第2のプリズムアレイ15と第2のレンズアレイ16からなるアセンブリの構成は、上述した第1のプリズムアレイ13と第1のレンズアレイ12からなるアセンブリの構成と同じである。両アセンブリは、シャッターアレイ14上の光束収束面を挟んで対称となるよう配置されている。これにより、第1のプリズムアレイ13と第1のレンズアレイ12からなるアセンブリによって導入された光学作用が、第1のプリズムアレイ13と第1のレンズアレイ12からなるアセンブリによって、もとに戻される。   The configuration of the assembly including the second prism array 15 and the second lens array 16 is the same as the configuration of the assembly including the first prism array 13 and the first lens array 12 described above. Both assemblies are arranged so as to be symmetric with respect to the light flux converging surface on the shutter array 14. As a result, the optical action introduced by the assembly composed of the first prism array 13 and the first lens array 12 is restored by the assembly composed of the first prism array 13 and the first lens array 12. .

しかして、シャッターアレイ14によって各画素位置の光が変調された平行光が投影レンズ17に入射されスクリーン上に投射される。これにより、スクリーン上に、映像信号に応じた映像が投影される。   Accordingly, the parallel light in which the light at each pixel position is modulated by the shutter array 14 enters the projection lens 17 and is projected onto the screen. As a result, an image corresponding to the image signal is projected on the screen.

本実施の形態によれば、光源10からの光を第1のプリズムアレイ13による色分散によってR、G、Bの3原色に分離し、分離した各色の光にシャッターアレイ14によって光変調を付与した後、再び、第2のプリズムアレイ15による色分散によってもとの光に合成するものであるから、上記従来技術(特許文献1)のように3原色毎に半導体レーザとその光路および光学系を準備する必要がなく、よって、部品点数の削減および装置形状の小型化を図ることができる。   According to the present embodiment, the light from the light source 10 is separated into the three primary colors R, G, and B by chromatic dispersion by the first prism array 13, and light modulation is applied to the separated light of each color by the shutter array 14. Then, again, the original light is synthesized by chromatic dispersion by the second prism array 15, so that the semiconductor laser, its optical path, and optical system for each of the three primary colors as in the prior art (Patent Document 1). Therefore, it is possible to reduce the number of parts and downsize the apparatus.

また、プリズムによる色分散によって3原色に光路分割するものであるから、上記フライホイールを用いた従来技術のように光の利用効率が低下することはなく、低消費電力にて十分な照度の光をスクリーンに投影することができる。   In addition, since the optical path is divided into three primary colors by chromatic dispersion by the prism, the light use efficiency does not decrease as in the prior art using the flywheel, and light with sufficient illuminance with low power consumption. Can be projected onto the screen.

さらに、上記実施の形態では、第1のレンズアレイ12を配することによって、3原色の光束を、フレーム画素に対応して配置されたスイッチング素子141a、141b、141cに分離して収束させるよう構成したことから、3原色の光束をフレーム画素毎に変調させることができ、よって、高細度の映像をスクリーン上に投影することができる。   Further, in the above-described embodiment, the first lens array 12 is arranged so that the light beams of the three primary colors are separated and converged on the switching elements 141a, 141b, and 141c arranged corresponding to the frame pixels. As a result, the light beams of the three primary colors can be modulated for each frame pixel, so that a high-definition image can be projected on the screen.

このように、本実施の形態によれば、部品点数およびコストの削減、装置形状の小型化、消費電力の低減を図りながら、高精細の映像再生を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, high-definition video reproduction can be realized while reducing the number of parts and cost, downsizing the device shape, and reducing power consumption.

なお、上記実施の形態では、シャッターアレイ14を透過型としたが、これを反射型として構成することもできる。この場合、シャッターアレイ14は、MEMS技術を用いた既存のDMS(Digital Micro-mirror System)を用いて構成することができる。   In the above embodiment, the shutter array 14 is a transmissive type, but it can also be configured as a reflective type. In this case, the shutter array 14 can be configured using an existing DMS (Digital Micro-mirror System) using MEMS technology.

図5に、かかる場合の構成例を示す。   FIG. 5 shows a configuration example in such a case.

本構成例では、光源として面発光レーザアレイ30が用いられている。かかる面発光レーザアレイ30は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を出射するレーザ素子群を、各色のレーザ光が均等に混じるようにマトリックス状に配置して構成したものである。各レーザ素子から出射されるレーザ光は互いに偏光面が平行となるよう調整されている。   In this configuration example, a surface emitting laser array 30 is used as a light source. The surface emitting laser array 30 is configured by arranging a laser element group that emits red laser light, green laser light, and blue laser light in a matrix so that laser beams of the respective colors are evenly mixed. The laser beams emitted from the respective laser elements are adjusted so that their polarization planes are parallel to each other.

面発光レーザアレイ30から出射される光は、偏光ビームスプリッタ(偏光BS)21に入射される。偏光BS21は、面発光レーザアレイ30から入射される光をほぼ全透過するよう調整されている。偏光BS21を透過した光は、λ/4板22によって円偏光に変換された後、第1のレンズアレイ12に入射される。   The light emitted from the surface emitting laser array 30 is incident on the polarization beam splitter (polarization BS) 21. The polarized light BS21 is adjusted so as to transmit almost all the light incident from the surface emitting laser array 30. The light transmitted through the polarization BS 21 is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 22 and then incident on the first lens array 12.

しかして、第1のレンズアレイ12に入射された光は、上記の如く、第1のレンズアレイ12によって収束作用を受けた後、第1のプリズムアレイ13によって3原色に分離され、シャッターアレイ23上に収束される。かかるシャッターアレイ23には、上記と同様、フレーム画像の画素位置に対応してシャッター素子群が配置されている。本構成例では、シャッター素子群は、光反射型の素子(DMS)によって構成されている。なお、DMSの構成は、たとえば、特開平5−150173号公報に記載されている。DMSは、投射型プロジェクタ装置において既に用いられている技術である。   As described above, the light incident on the first lens array 12 is converged by the first lens array 12 and then separated into three primary colors by the first prism array 13, and the shutter array 23. Converged on. In the shutter array 23, as described above, shutter element groups are arranged corresponding to the pixel positions of the frame image. In this configuration example, the shutter element group is configured by a light reflection type element (DMS). The configuration of DMS is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-150173. DMS is a technique that is already used in a projection type projector apparatus.

図6に、DMSを用いてシャッターアレイ23を構成した場合の構成例を示す。同図は、シャッターアレイ23のうち、一つのシャッター素子の構成が分かるよう前側を切り欠いて図示したものである。   FIG. 6 shows a configuration example when the shutter array 23 is configured using DMS. In the figure, the front side of the shutter array 23 is cut away so that the configuration of one shutter element can be seen.

図において、梁部233と板状部234a、234bの上面は、ミラー面231となっている。また、一対の板状部234a、234bに対向して電極232a、232bが配置されている。   In the figure, the upper surfaces of the beam portion 233 and the plate-like portions 234a and 234b are mirror surfaces 231. Further, electrodes 232a and 232b are arranged to face the pair of plate-like portions 234a and 234b.

たとえば、一対の板状部234a、234bをマイナス電位に保ったまま電極232aにプラス電位を印加すると、板状部234aと電極232a間に引き合い方向のクーロン力が発生する。このとき、電極232bにマイナス電位を印加すると、板状部234bと電極232b間に反発方向のクーロン力が発生する。   For example, when a plus potential is applied to the electrode 232a while keeping the pair of plate-like portions 234a and 234b at a minus potential, a Coulomb force in the attracting direction is generated between the plate-like portion 234a and the electrode 232a. At this time, when a negative potential is applied to the electrode 232b, a Coulomb force in a repulsive direction is generated between the plate-like portion 234b and the electrode 232b.

かかるクーロン力によって、ミラー面231は、梁部233を軸として、同図の下向き矢印方向に回動する。一対の板状部234a、234bに上記とは逆極性の電位を印加した場合には、ミラー面231は、梁部233を軸として、同図の上向き矢印方向に回動する。   Due to the Coulomb force, the mirror surface 231 rotates in the downward arrow direction in FIG. When a potential having a polarity opposite to that described above is applied to the pair of plate-like portions 234a and 234b, the mirror surface 231 rotates in the upward arrow direction with the beam portion 233 as an axis.

このようにして、ミラー面231を傾けることにより、ミラー面231上に収束される光の反射方向を側方にそらすことができる。   In this way, by tilting the mirror surface 231, the reflection direction of the light converged on the mirror surface 231 can be deflected sideways.

同図に示すシャッター素子は、上記の如く、フレーム画像の画素位置に対応して配されており、それぞれ、3原色の光束が収束される。よって、3原色の光束は、シャッター素子がONの間(ミラー面が傾いていない間)だけ、入射光路に逆行する方向に反射され、OFFに間(ミラー面が傾けられている間)は側方に蹴られる。1フレーム期間における各シャッター素子のON期間の長さによって、各画素色の強弱が制御される。   As described above, the shutter elements shown in the figure are arranged corresponding to the pixel positions of the frame image, and the light beams of the three primary colors are converged respectively. Therefore, the light beams of the three primary colors are reflected in the direction reverse to the incident optical path only while the shutter element is ON (while the mirror surface is not tilted), and are on the side while it is OFF (while the mirror surface is tilted). Kicked by The intensity of each pixel color is controlled by the length of the ON period of each shutter element in one frame period.

図5に戻り、シャッターアレイ23によって反射された3原色の光束は、入射光路を逆行することによって元の光束に戻される。すなわち、第1のプリズムアレイ13を逆行することにより3原色の光がもとの光束に合成され、また、第1のレンズアレイ12を逆行することにより平行光に戻される。さらに、λ/4板22によって、偏光面が入射時の偏光面に直行するよう回転され、偏光BS21によってほぼ全反射される。そして、投影レンズ17によって、スクリーン上に投射される。   Returning to FIG. 5, the light beams of the three primary colors reflected by the shutter array 23 are returned to the original light beam by going back in the incident optical path. That is, the light of the three primary colors is synthesized into the original light flux by going back through the first prism array 13, and returned to parallel light by going back through the first lens array 12. Further, the polarization plane is rotated by the λ / 4 plate 22 so as to be orthogonal to the polarization plane at the time of incidence, and almost totally reflected by the polarization BS21. Then, the light is projected on the screen by the projection lens 17.

本構成例によれば、上記実施の形態に比べ、第2のプリズムアレイ15と第2のレンズアレイ16からなるアセンブリを削減できる。なお、液晶素子に比べDMSは1素子の寸法を小さくできるので、シャッターアレイ23の小型・集積化を図りやすい。よって、プリズム間の距離D0(図3参照)を小さくし、光軸間ギャップD1、D2を小さくしても、3原色の光束を対応するシャッター素子にて受光することができる。よって、本構成例では、プリズム間の距離D0の減少による光学系寸法の削減を図ることができる。なお、この場合、第1のレンズアレイ12とシャッターアレイ23の間の距離が小さくなるため、第1のレンズアレイ12に配されたマイクロレンズ121の焦点距離を小さくすることができる。   According to this configuration example, the assembly of the second prism array 15 and the second lens array 16 can be reduced as compared with the above embodiment. Since the size of one element of DMS can be made smaller than that of a liquid crystal element, the shutter array 23 can be easily reduced in size and integrated. Therefore, even if the distance D0 (see FIG. 3) between the prisms is reduced and the gaps D1 and D2 between the optical axes are reduced, the light beams of the three primary colors can be received by the corresponding shutter elements. Therefore, in this configuration example, it is possible to reduce the size of the optical system by reducing the distance D0 between the prisms. In this case, since the distance between the first lens array 12 and the shutter array 23 is reduced, the focal length of the microlens 121 arranged in the first lens array 12 can be reduced.

ところで、上記実施の形態では、プリズム131、132に、複数のプリズム面131a、132aを形成するようにしたが、図7および図8に示す如く、プリズム401、402に一つのプリズム面401a、402aのみを形成し、このプリズム面にて、全ての光束(マイクロレンズ群によって収束される全ての部分光束)の色分離を行うようにすることもできる。この場合、第2のプリズムアレイ41を構成するプリズムも同様に構成する。   In the above embodiment, a plurality of prism surfaces 131a and 132a are formed on the prisms 131 and 132. However, as shown in FIGS. 7 and 8, one prism surface 401a and 402a is provided for each prism 401 and 402. It is also possible to perform color separation of all light beams (all partial light beams converged by the microlens group) on this prism surface. In this case, the prisms constituting the second prism array 41 are similarly configured.

この場合には、上記実施の形態に比べ、プリズム面の形成を容易に行うことができるため、プリズムの製造コストを抑制することができる。ただし、この場合には、第1および第2のプリズムアレイを構成するプリズムの厚みが大きくなるため、光学系の形状寸法が大きくなる。また、これに応じて、マイクロレンズ121の焦点距離をかなり大きく設定しなければならないとの不都合も生じる。   In this case, since the prism surface can be easily formed as compared with the above embodiment, the manufacturing cost of the prism can be suppressed. However, in this case, since the thicknesses of the prisms constituting the first and second prism arrays are increased, the shape dimensions of the optical system are increased. In accordance with this, there also arises an inconvenience that the focal length of the microlens 121 has to be set considerably large.

プリズムの厚みは、傾斜面の個数を増加させて一つの傾斜面に入射される光束の数を少なくするほど小さくなる。究極的には、一列のマイクロレンズ121にて収束された部分光束が一つの傾斜面131aに入射されるよう、傾斜面131aの幅寸法を設定すると、プリズム131の厚みが最小となるが、反面、傾斜面131aの幅寸法を小さくすると、傾斜面を円滑に形成できず、特性の低下ないし製造コストの上昇が懸念される。傾斜面131aの幅寸法の設定は、これらを考慮して、適宜適正なものに設定する。上記実施の形態(図4参照)では、3列のマイクロレンズ121からの部分光束が一つの傾斜面131aに入射されるよう、傾斜面131aの幅寸法が設定されている。   The prism thickness decreases as the number of inclined surfaces is increased to decrease the number of light beams incident on one inclined surface. Ultimately, if the width dimension of the inclined surface 131a is set so that the partial luminous flux converged by the one row of microlenses 121 is incident on one inclined surface 131a, the thickness of the prism 131 is minimized. If the width of the inclined surface 131a is reduced, the inclined surface cannot be formed smoothly, and there is a concern that the characteristics may be lowered or the manufacturing cost may be increased. The width dimension of the inclined surface 131a is appropriately set in consideration of these factors. In the above embodiment (see FIG. 4), the width dimension of the inclined surface 131a is set so that the partial light beams from the three rows of microlenses 121 are incident on one inclined surface 131a.

以上の他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
In addition to the above, the embodiment of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.

実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the projector apparatus which concerns on embodiment 第1のレンズアレイと第1のプリズムアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of a 1st lens array and a 1st prism array. 第1のプリズムアレイによる色分散作用を示す図The figure which shows the color dispersion effect | action by a 1st prism array シャッターアレイによる光変調作用を説明する図The figure explaining the light modulation action by a shutter array 実施の形態に係るプロジェクタ装置の他の構成例を示す図The figure which shows the other structural example of the projector apparatus which concerns on embodiment 当該構成例におけるシャッターアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the shutter array in the said structural example 実施の形態に係るプロジェクタ装置のさらに他の構成例を示す図The figure which shows the further another structural example of the projector apparatus which concerns on embodiment. 当該構成における第1のレンズアレイと第1のプリズムアレイの構成を示す図The figure which shows the structure of the 1st lens array in the said structure, and a 1st prism array.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源
12 第1のレンズアレイ
13 第1のプリズムアレイ
14 シャッターアレイ
15 第2のプリズムアレイ
16 第2のレンズアレイ
23 シャッターアレイ
40 第1のプリズムアレイ
41 第2のプリズムアレイ
131a プリズム面
132a プリズム面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source 12 1st lens array 13 1st prism array 14 Shutter array 15 2nd prism array 16 2nd lens array 23 Shutter array 40 1st prism array 41 2nd prism array 131a Prism surface 132a Prism surface

Claims (6)

光源と、
光源からの光をプリズムの色分散によって3原色に分離する光分離手段と、
分離された各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調手段と、
変調された各色の光をプリズムの色分散によって再合成する光合成手段と、
合成された光をスクリーン上に投影する投影手段と、
を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
A light source;
Light separating means for separating light from the light source into three primary colors by chromatic dispersion of the prism;
Light modulation means for modulating the separated light of each color based on the video signal;
Photosynthesis means for recombining the modulated light of each color by chromatic dispersion of the prism;
Projection means for projecting the synthesized light onto the screen;
A projector apparatus comprising:
請求項1において、
前記光分離手段は、平面状に配列されたレンズ群を具備するとともに前記光源から入射された光のうち各レンズに入射された部分光束に光収束作用を付与する第1のレンズアレイと、該レンズアレイによって収束されたそれぞれの光束を色分散作用によって3原色の光に分離する第1のプリズムを有し、
前記光合成手段は、前記第1のプリズムによって分離された各色の光を色分散作用によって分離前の光束に合成する第2のプリズムと、合成されたそれぞれの光束に対し前記第1のレンズアレイによる光収束作用を補正する光学作用を付与する第2のレンズアレイを有する、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
In claim 1,
The light separating means includes a first lens array that includes a group of lenses arranged in a plane and that imparts a light convergence effect to partial light beams incident on each lens out of the light incident from the light source, A first prism that separates each light beam converged by the lens array into three primary colors by chromatic dispersion;
The light combining means includes a second prism that combines light of each color separated by the first prism into a light beam before separation by chromatic dispersion action, and the first lens array for each of the combined light beams. Having a second lens array that provides an optical action to correct the light convergence effect;
A projector device characterized by that.
請求項2において、
前記光変調手段は、前記各色の光の収束位置に対応して配列された一群の光変調素子からなる光変調アレイを具備する、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
In claim 2,
The light modulation means comprises a light modulation array comprising a group of light modulation elements arranged corresponding to the convergence positions of the light of each color,
A projector device characterized by that.
請求項3において、
前記光変調アレイは、前記各色の光を前記映像信号に基づいて遮光するシャッターアレイを備える、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
In claim 3,
The light modulation array includes a shutter array that blocks the light of each color based on the video signal.
A projector device characterized by that.
請求項4において、
前記シャッターアレイは、液晶素子またはMEMS素子によって構成されている、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
In claim 4,
The shutter array is configured by a liquid crystal element or a MEMS element.
A projector device characterized by that.
請求項2乃至5の何れかにおいて、
前記第1のプリズムおよび第2のプリズムには、入射された光束に対して色分散作用を付与する断面鋸状の傾斜面が形成されており、前記第1のレンズアレイによって収束された一群の光束のうち隣り合う所定数の光束が一つの傾斜面に入射されるよう、前記傾斜面の幅寸法が設定されている、
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
In any of claims 2 to 5,
The first prism and the second prism are formed with a sawtooth inclined surface having a chromatic dispersion function for an incident light beam, and the group of the light beams converged by the first lens array. The width of the inclined surface is set so that a predetermined number of adjacent light beams out of the light beams are incident on one inclined surface.
A projector device characterized by that.
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