JP4144623B2 - プロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示パネルその他の表示素子を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。
離散的な画素からなる表示素子を備えるプロジェクタにおいて、光学的に透明で強誘電液晶等からなるスイッチ型の位相変調光学素子と光学的に透明な複屈折媒体とからなるウォブリング素子を複数積層した構造の光学装置を組み込んだものが存在する(特願平7−36054号公報)。
このようなプロジェクタでは、位相変調光学素子の動作を1フレーム中で切替えることにより、複屈折光学素子を通過する光の偏光方向を直交方向に交互に切替える。これにより、位相変調光学素子及び複屈折媒体を経て射出される光の光路が1フレーム中で切り替わって画素の隙間を埋めることができるので、離散的な画素からなる表示素子の画像を継目のない連続的な画面として投射することができる。
しかし、上記のプロジェクタでは、位相変調光学素子を1フレーム期間中に切替えて駆動するので、位相変調光学素子の安定した動作を確保することが容易でなく、位相変調光学素子やその駆動回路が高価なものになり、或いは得られる画像が不安定なものとなる傾向が生じやすい。
また、上記のプロジェクタでは、ある程度以上の透過率低下を避けることができず、透過率むらの発生も回避できないので、投射像の輝度低下や輝度むらが不可避的に発生する。
そこで、本発明は、継目の目立たない滑らかな画質の投射像を安定した状態で形成することができるとともに、滑らかな画質の投射像と高い解像度の投射像とを切替えて表示することができるプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明は、輝度低下や輝度むらの少ない投射像を形成することができるプロジェクタ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は、表示装置からの像光を結像する投射光学系と、表示装置の前方側において基準方位を入射光束の中心軸まわりの所定方向に設定して配置される第1複屈折光分岐素子と、第1複屈折光分岐素子に対応する光分岐特性を有するとともに、第1複屈折光分岐素子の前後いずれかに配置されて、中心軸まわりの回転位置の設定により、基準方位を中心軸まわりの所定方向とした第1状態と基準方位を当該所定方向に対する反対方向とした第2状態との間で状態の切り換えが可能な第2複屈折光分岐素子とを備える。ここで、第1複屈折光分岐素子の配置に関して「表示装置の前方側」とは、表示装置の投射光学系側を意味し、第1複屈折光分岐素子が表示装置から投射光学系に至るまでの像光の光路上に配置されることを意味する。また、第2複屈折光分岐素子の配置に関して「第1複屈折光分岐素子の前後いずれか」とは、第1複屈折光分岐素子の前方側又は後方側、すなわち第1複屈折光分岐素子の投射光学系側又は表示装置側を意味する。
上記プロジェクタでは、第1複屈折光分岐素子に対応する光分岐特性を有する第2複屈折光分岐素子の状態が、基準方位を中心軸まわりの所定方向とした第1状態と基準方位を当該所定方向に対する反対方向とした第2状態との間で切り換え可能であるので、第1状態おいては、第1及び第2複屈折光分岐素子が協働して表示装置からの像光を単独の場合に比較して2倍の量だけ分岐することができる。つまり、例えば第1複屈折光分岐素子の前方側に隣接して第2複屈折光分岐素子が配置されている場合を想定して、像光のうち第1複屈折光分岐素子を常光として通過したものは、さらに第2複屈折光分岐素子も常光として通過し、像光のうち第1複屈折光分岐素子を所定方向に分岐する異常光として通過したものは、さらに第2複屈折光分岐素子も同一方向に分岐する異常光として通過するので、異常光を常光に対して所望の位置ずれ量で分岐させることができる。この際、第1及び第2複屈折光分岐素子に入射させる像光の偏光面をフレームごとにスイッチする必要がないので、像光の分岐状態を安定して保持することができる。つまり、表示装置がブラックマトリックス等によって仕切られた離散的な画素を有する場合であっても、第1及び第2複屈折光分岐素子の特性設定によって画素の隙間を埋めるような画素ずらしを生じさせることができ、継目が無い或いは目立たない連続的で滑らかな画像を安定した状態で投射することができるとともに、輝度低下や輝度むらの少ない投射像を形成することができる。
他方、第2複屈折光分岐素子を第2状態とした場合においては、第1及び第2複屈折光分岐素子が協働して表示装置からの像光の分岐を相殺することになる。つまり、像光のうち第1複屈折光分岐素子を常光として通過したものは、第2複屈折光分岐素子も常光として通過し、像光のうち第1複屈折光分岐素子を所定方向に分岐する異常光として通過したものは、第2複屈折光分岐素子を逆方向に分岐する異常光として通過するので、異常光を結果的に常光と同一の光路に戻すことができ、画素ずらしが解消された状態となる。以上をまとめるならば、滑らかな画質の投射像と高い解像度の投射像とを安定した状態で切替えつつ表示することができる。
また、本発明の具体的な態様におけるプロジェクタでは、表示装置が、照明装置からの照明光によって照明される光変調装置であり、当該光変調装置が、像光の射出が周期的な部分領域で制限されるブラックマトリックス部分を有し、第1及び第2複屈折光分岐素子が、ブラックマトリックス部分の配置及び形状に対応した厚みを中心軸の方向に関して有する複屈折板である。この場合、非発光型の光変調装置によって形成される画像をスクリーン等に投射することができ、両複屈折光分岐素子の屈折率特性や寸法等の設定によって、分岐された像光同士の補間が適正なものとなり、光変調装置に設けたブラックマトリックス部分が目立たないものとなる。
また、本発明の別の具体的な態様では、第1複屈折光分岐素子に入射させる像光の偏光状態を、所定方向の成分と当該所定方向に対する直交方向の成分との配分に関して調節する偏光状態調節部材をさらに備える。この場合、第1及び第2複屈折光分岐素子によって分岐される像光の強度比を上記配分に応じて比較的正確に調節することができ、両複屈折光分岐素子による像光の分岐を所望の強度比(例えば1:1)とすることができる。
また、本発明の別の具体的な態様では、偏光状態調節部材が、波長板を有し、当該波長板の基準方位の中心軸まわりの回転位置の設定によって像光の偏光状態を調節する。この場合、波長板の回転位置の設定という簡易な操作によって、両複屈折光分岐素子に入射させる像光の偏光状態を所望の状態に調節することができる。
また、本発明の別の具体的な態様では、第2複屈折光分岐素子を第1及び第2状態の間で切替えて駆動することにより、像光の分岐の有無を変更する制御手段をさらに備える。この場合、プロジェクタに入力される信号の種類(アナログ、デジタル等)、ユーザーによる画質調整などの任意の操作、表示装置から射出される光の特性(偏光、色等)などに応じて、投射像を適切な状態に自動的に設定することができる。
また、本発明の別の具体的な態様では、表示装置が、各色ごとに設けられて個別に照明される複数の光変調装置を含み、当該光変調装置によって変調された光を合成して射出させる光合成部材をさらに備える。この場合、各光変調装置が離散的な画素を有する場合であっても、両複屈折光分岐素子を適宜動作させて画素の隙間を埋めたりそのまま投射したりすることにより、画素の継目が無い或いは目立たない連続的なカラー画像、或いは高い解像度のカラー画像を安定した状態で切り換えて投射することができる。
また、本発明の別の具体的な態様では、第1及び第2複屈折光分岐素子が、光合成部材の前方側において光路に沿って順次配置される。ここで、「光合成部材のの前方側」とは、光合成部材の投射光学系側を意味し、両複屈折光分岐素子が光合成部材から投射光学系に至るまでの像光の光路上に配置されることを意味する。この場合、1組の第1及び第2複屈折光分岐素子を設けるだけで、画素の継目が無い或いは目立たない連続的なカラー画像を安定した状態で投射することができる。
また、本発明の別の具体的な態様では、第1及び第2複屈折光分岐素子が、前記複数の光変調装置のそれぞれの前方側であって光合成部材の後方側において各色ごとの光路に沿ってそれぞれ順次配置される。ここで、光変調装置の前方側とは、光変調装置の光合成部材側を意味し、光合成部材の後方側とは、光合成部材の光変調装置側を意味しており、結果的に、両複屈折光分岐素子は、光変調装置から光合成部材に至る像光の光路上に配置される。この場合、各色ごと個別に画素の継目を消すことができ或いはその程度を調節することができ、プロジェクタによるカラー画像の表現を多様化することができる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構造について図面を参照しつつ説明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。このプロジェクタ10は、光源光を発生する光源装置21と、光源装置21からの光源光をRGBの3色に分割する光分割光学系23と、光分割光学系23から射出された各色の照明光によって照明される光変調部25と、光変調部25からの各色の像光を合成する光合成光学系27と、その動作状態において光合成光学系27で合成された像光に対して一種の光学的ローパスフィルタ処理を行うBM除去ユニット28と、BM除去ユニット28を経た像光をスクリーン(不図示)に投射するための投射光学系である投射レンズ29とを備える。さらに、プロジェクタ10は、光変調部25に組み込まれている各色の表示装置(後に詳述)に対して駆動信号を発生する画像処理部40と、上述の光源装置21、BM除去ユニット28、画像処理部40等を適宜動作させることにより装置全体を統括的に制御する制御装置50とを備える。
光源装置21は、光源ランプ21aと、一対のフライアイ光学系21b,21cと、偏光変換部材21dと、重畳レンズ21eとを備える。ここで、光源ランプ21aは、例えば高圧水銀ランプからなり、光源光をコリメートするための凹面鏡を備える。また、一対のフライアイ光学系21b,21cは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源ランプ21aからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材21dは、フライアイ21cから射出した光源光を図1の紙面に平行なP偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ21eは、偏光変換部材21dを経た照明光を全体として適宜収束させて、各色の表示装置の重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系21b,21cと重畳レンズ21eとを経た照明光は、以下に詳述する光分割光学系23を経て、光変調部25に設けられた各色の表示装置すなわち各色の液晶ライトバルブ25a〜25cを均一に重畳照明する。
光分割光学系23は、第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bと、3つのフィールドレンズ23f〜23hと、反射ミラー23i,23j,23kとを備え、光源装置21とともに照明装置を構成する。第1ダイクロイックミラー23aは、RGBの3色のうちR光を反射しG光及びB光を透過させる。また、第2ダイクロイックミラー23bは、GBの2色のうちG光を反射しB光を透過させる。この光分割光学系23において、第1ダイクロイックミラー23aで反射されたR光は、反射ミラー23iを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ23fに入射し、第1ダイクロイックミラー23aを通過して第2ダイクロイックミラー23bで反射されたG光も、同様のフィールドレンズ23gに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラー23bを通過したB光は、光路差を補償するためのリレーレンズLL1,LL2及び反射ミラー23j,23kを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ23hに入射する。
光変調部25は、それぞれが変調ユニット或いは光変調装置である3つの液晶ライトバルブ25a〜25cと、各液晶ライトバルブ25a〜25cを挟むように配置される3組の偏光フィルタ25e〜25gとを備える。第1ダイクロイックミラー23aで反射されたR光は、フィールドレンズ23fを介して液晶ライトバルブ25aに入射する。第1ダイクロイックミラー23aを透過して第2ダイクロイックミラー23bで反射されたG光は、フィールドレンズ23gを介して液晶ライトバルブ25bに入射する。第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bの双方を透過したB光は、フィールドレンズ23hを介して液晶ライトバルブ25cに入射する。各液晶ライトバルブ25a〜25cは、入射した照明光の空間的強度分布を偏光方向の回転によって変調する光変調型の表示装置であり、各液晶ライトバルブ25a〜25cにそれぞれ入射した3色の光(図示の場合、P偏光)は、各液晶ライトバルブ25a〜25cに電気信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ25e〜25gによって、各液晶ライトバルブ25a〜25cに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ25a〜25cから射出される変調光から所定の偏光方向(図示の場合、S偏光)の変調光が取り出される。
図2Aは、主に液晶ライトバルブ25aの構成を示す概略断面図であり、図2Bは、液晶ライトバルブ25aの一部等の構成を示す概略斜視図である。液晶ライトバルブ25aは、液晶層81を挟んで、透明な射出側基板82と、透明な入射側基板83とを備え、さらに、それらの外側に、光学接着剤によって貼りつけられた射出側カバー84と、入射側カバー85とを備える。入射側基板83の液晶層81側の面上には、透明な共通電極86が設けられている。一方、射出側基板82の液晶層81側の面上には、薄膜トランジスタ87と透明な画素電極88とが設けられている。薄膜トランジスタ87は、マトリクス状に配置された複数の画素電極88の周辺に設けられ、画素電極88と電気的に接続されている。各画素は、1つの画素電極88と、共通電極86と、これらの間に挟まれた液晶層81とで構成される。入射側基板83と共通電極86との間には、各画素を区分するように格子状のブラックマトリックス(遮光部)89が設けられている。このブラックマトリックス89は、薄膜トランジスタや配線への光の入射を遮断する機能を有しているが、結果的に画素間に延在する格子状の暗部を形成し画像のザラツキの原因となる。対処法については後述する。射出側基板82及び入射側基板83は、さらに、液晶層81を構成する液晶分子を配列させるための配向膜(図示せず)を備えている。以上のような構造を有する液晶ライトバルブ25aは、アクティブマトリクス型の液晶装置と呼ばれる。なお、本実施形態の液晶ライトバルブ25aは、TNモードの液晶装置であり、射出側基板82側の液晶分子の配列方向と入射側基板83側の液晶分子の配列方向とが約90度の角度を成すように、配向膜が形成されている。
入射側カバー85、射出側カバー84は、液晶ライトバルブ25aの表面の位置を、図1に示した投射レンズ29のバックフォーカス位置からずらすことによって、液晶ライトバルブ25aの表面に付着したゴミを投射画面上で目立ちにくくするために設けられるものである。本実施形態では、入射側基板83と射出側基板82にそれぞれカバー85,84を貼り付けているが、その代わりに、基板83,82自体の厚みを大きくすることによって、基板83,82自体にこのような機能を持たせることも可能である。また、これらのカバー85,84は、変調の機能に影響を及ぼすものではないため、省略しても良いし、いずれか一方のみを設けるようにしても良い。
なお、入射側基板83と、入射側カバー85との間には、例えばマイクロレンズアレイを配置することができる。このようなマイクロレンズアレイは、各画素にそれぞれ光を集光する複数のマイクロレンズを有するものであり、光の利用効率を向上させることができる。
また、図2A,2Bにおいて、ブラックマトリックス89の配置は模式的なものであり、実際には、ブラックマトリックス89は、射出側基板82と入射側基板83とのいずれか一方に遮光膜として形成される場合と、両基板82,83のそれぞれに設けられた遮光膜を組み合わせて形成される場合とがある。
以上は、R光用の液晶ライトバルブ25aの構造についての説明であったが、他の色の液晶ライトバルブ25b,25cも同様の構造を有しており、これらについては説明を省略する。
図1に戻って、クロスダイクロイックプリズム27は、光合成部材であり、R光反射用の誘電体多層膜27aとB光反射用の誘電体多層膜27bとを直交させた状態で内蔵するものであり、液晶ライトバルブ25aからのR光を誘電体多層膜27aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ25bからのG光を誘電体多層膜27a,27bを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ25cからのB光を誘電体多層膜27bで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム27で合成された合成光は、BM除去ユニット28を介して投射レンズ29に入射する。
BM除去ユニット28は、入射した像光に対して一種の光学的ローパスフィルタ処理を実行可能な光学ユニット28aと、この光学ユニット28a中に組み込んだ光学部材を光軸の回りに適宜回転させて光学ユニット28aを適切に動作させるためのアクチュエータ28d〜28fとを備える。ここで、光学ユニット28aは、クロスダイクロイックプリズム27から射出された像光の偏光方向を所望量だけ回転させるためのλ/2位相差板28hと、複屈折作用によって像光の光路を分岐するが通常固定的な状態で使用する第1複屈折板28iと、複屈折作用によって像光の光路を状況に応じて補助的に分岐するため通常可動な状態で使用する第2複屈折板28jとを備える。このうち、各λ/2位相差板28hは、それ自身の回転位置の設定によって像光の偏光状態すなわち偏光面の方向を調節するための偏光状態調節部材として機能する。また、第1複屈折板28iは、像光の偏光状態に応じて像光を分岐して画素ずらしを部分的に生じさせる第1複屈折光分岐素子として機能する。さらに、第2複屈折板28jは、第1状態において第1複屈折板28iと協動し、特定偏光方向の像光をさらに分岐して画素の隙間を埋めるような画素ずらしを完成させる第2複屈折光分岐素子として機能する。さらに、第2複屈折板28jは、第2状態において第1複屈折板28iの作用を打ち消すように動作し、あたかもBM除去ユニット28が存在しないかのように画素ずらしのない状態で像光を通過させる。両複屈折板28i,28jは、例えば水晶、ニオブ酸リチウム、方解石、サファイア等の材料を加工することによって作製される。なお、アクチュエータ28fは、制御装置50とともにブラックマトリックスを消去するか否かを設定するための制御手段として機能する。すなわち、アクチュエータ28fによって第2複屈折板28jを第1状態と第2状態との間で切替えることにより、BM除去ユニット28によって像光の分岐を利用した画素ずらしを行うか否かの状態設定を行うことができる。その他、アクチュエータ28dは、画素ずらしを行う際に分岐される像光の強度比を目標値に調整するために利用され、アクチュエータ28eは、画素ずらしを行う方向の設定を変更するために利用される。
図3A〜3Dは、λ/2位相差板28h、並びに第1及び第2複屈折板28i,28jの配置を説明する図である。図3A〜図3Dにおいて紙面に垂直なZ方向が図1のプロジェクタ10の光軸方向(つまり、像光である入射光束の中心軸の方向)になっており、X方向が投射画面の横方向に相当し、Y方向が投射画面の縦方向に相当する。X,Y,Z方向は、それぞれ互いに垂直である。このうち、図3Aはλ/2位相差板28hの基準方位SD1であって光学軸に対応するものを示しており、図3Bは第1複屈折板28iの基準方位SD2であって光学軸が紙面に垂直な光軸に対して傾いている方位に相当するものを示している。また、図3Cは第1状態にセットされた第2複屈折板28jの基準方位SD4であって光学軸が光軸に対して傾いている方位に相当するものを示しており、図3Dは第2状態にセットされた第2複屈折板28jの基準方位SD4を示している。図からも明らかなように、λ/2位相差板28hの基準方位SD1は、水平な0°の方向に対して22.5°の角度を成しており、クロスダイクロイックプリズム27から射出されるS偏光やP偏光を45°回転させて45°傾斜状態の偏光とすることができる。また、第1複屈折板28iの基準方位SD2は、水平な0°の方向に対して90°の角度を成しており、光軸に沿って直進する常光に対してY方向に異常光を分岐することができる。さらに、第2複屈折板28jは、その第1状態において、基準方位SD4が水平な0°の方向に対して90°の角度を成しており、光軸に沿って直進する常光に対して+Y方向に異常光を分岐することができ、その第2状態において、基準方位SD4が水平な0°の方向に対して−90°の角度を成しており、光軸に沿って直進する常光に対して−Y方向に異常光を分岐することができる。つまり、第2複屈折板28jは、第1状態と第2状態とで逆方向に光分岐若しくは光路シフトを行う作用を有する。このような第1状態と第2状態との切り換えにおいて、第2複屈折板28jは、その基準方位SD4を180°回転させるだけで足りる。つまり、第2複屈折板28jをその場で回転させるだけで切り換えが可能であるので、第1複屈折板28iをスライドさせて光路上から退避させる場合に比較してプロジェクタ10の小型化を図り易い。また、第1及び第2複屈折板28i,28jを光路上に常時配置するので、画質の切り換えに際して投射レンズ29による投射状態を一定に保持することができる。
図4A,4Bは、BM除去ユニット28の作用を概念的に説明する図である。まず、図4Aは、BM除去ユニット28の光学ユニット28a内の部材の配置関係を示し、図4BはBM除去ユニット28内の各位置における画像処理を説明する図である。クロスダイクロイックプリズム27から射出される像光は、各液晶ライトバルブ25a〜25c(図1参照)からのRGB光を合成したものであり、そのまま投射すると、複数の2次元的に配列された画素PX0と各画素PX0の間に格子状に形成されたブラックマトリックス領域BAとからなる画像IM1が、投射レンズ29の前方側に配置されたスクリーン上に形成される。また、第1複屈折板28iを通過した像光は、λ/2位相差板28hによって偏光方向が光軸OAのまわりに適宜回転し第1複屈折板28iによって像光の一部が上側のY方向に分岐したものであり、これをそのまま投射すると、複数の2次元的に配列された画素PX0とその分岐像に対応する画素PX1とブラックマトリックス領域BAとからなる画像IM2がスクリーン上に形成される。なお、分岐によって形成される画素PX1は、常光に対応する画素X0をシフト量ΔSHだけY方向に移動した画素ずらし像でありこのような画素の重ね合わせの結果として、ブラックマトリックス領域BAのY方向に関する幅(つまりX方向に延びる線の幅)が減少する。図示の例では、分岐像のシフト量をブラックマトリックス領域BAの幅の約半分程度としているが、これに限らず、シフト量をブラックマトリックス領域BAの1/2幅以下或いはその1/2幅以上とすることができる。さらに、第1状態に設定された第2複屈折板28jを通過した像光は、第1複屈折板28iによって分岐された像光部分がさらにY方向に分岐されたものであり、元々の画素PX0とその分岐像に対応する画素PX2とブラックマトリックス領域BAとからなる画像IM3がスクリーン上に形成される。なお、分岐によって形成される画素PX3は、常光に対応する画素X0の分岐像をシフト量2ΔSHだけY方向に移動した画素ずらし像であり、このような画素の重ね合わせの結果として、画素が見かけ上拡大しブラックマトリックス領域BAの格子のうちY方向に関する幅がさらに減少する。図示の例では、各複屈折板28i,28jによる分岐像のシフト量をブラックマトリックス領域BAの幅の約半分程度としており、ブラックマトリックス領域BAの格子のうちY方向に関する幅が実質的に存在しなくなる。ただし、各複屈折板28i,28jによる分岐像のシフト量を、ブラックマトリックス領域BAの1/2幅以下或いはその1/2幅以上とすることができる。つまり、画素の最終的なシフト量は、ブラックマトリックス領域BAの格子線幅と等価とは限らず、それ以上或いは以下の任意量であり、第1各複屈折板28i,28jによる分岐像のシフト量を、共に「任意の最終的なシフト量」の半分とする。つまり、当初の画素PX0の適当な分岐及び重ね合わせによってブラックマトリックス領域BAをY方向に関して適宜埋め合わせることができ、投射レンズ29によって最終的にスクリーン上に投射される画像から格子状のブラックマトリクスを大幅に消滅させ、画像のザラツキ感を抑えることができる。
図5A,5Bは、第2複屈折板28jを第1状態から第2状態に切り換えた場合のBM除去ユニット28の作用を概念的に説明する図である。図5Aは、BM除去ユニット28の光学ユニット28a内の部材の配置関係を示し、図5BはBM除去ユニット28内の各位置における画像処理を説明する図である。この場合、第1複屈折板28iを通過するまでは図4A,4Bの場合と同様であるが、回転角0°の第1状態から回転角180°の第2状態に切り換えられた第2複屈折板28jを通過した像光は、第1複屈折板28iによって一旦分岐された像光を−Y方向に戻したものである。この結果、元々の画素PX0にその分岐像を重ね合わせたものとブラックマトリックス領域BAとからなる画像、すなわち当初の画像IM1と同じ画像IM3’がスクリーン上に形成される。つまり、第2複屈折板28jによって第1複屈折板28iによる当初の画素PX0の分岐がキャンセルされて、投射レンズ29により最終的にスクリーン上に投射される画像は、元々のブラックマトリクスがクッキリと残る高い解像度感の投射像となっている。
図6A〜6Cは、BM除去ユニット28のうち前段のλ/2位相差板28h及び第1複屈折板28iの機能を具体的に説明する図である。図6Aに示すように、BM除去ユニット28に入射する前の像光は、S偏光状態のR光、G光、及びB光からなる。図6Bに示すように、最初のλ/2位相差板28hに入射することによってR光、G光、及びB光の各色ともに偏光面が45°回転する。さらに図6Cに示すように、次の第1複屈折板28iに入射することによってR光、G光、及びB光は常光OLと異常光ELとに空間的に適宜分岐されるので、当初の画素PX0とこれに対してシフト量ΔSHだけ移動させた分岐像の画素PX1とを得ることができる。以上において、RB光やG光の偏光面をλ/2位相差板28hによって45°回転しているので、常光と異常光との強度比すなわち0次の画素PX0と分岐された1次の画素PX1との各明るさの強度比をほぼ1:1に設定することができる。
図7は、λ/2位相差板28hの機能を具体的に説明する図である。λ/2位相差板28hの光学軸をS偏光の方向に対して傾斜角θ=22.5°傾けた場合、S偏光の偏光面が2θ=45°回転して結果的にSPの両偏光成分が得られる。なお、λ/2位相差板28hを傾斜角θ=112.5°傾けた場合も、S偏光を45°回転させることができ、S偏光からP偏光成分を生成することができる。
図1に戻って、画像処理部40は、光変調部25に設けた各液晶ライトバルブ25a〜25cに対して駆動信号を出力する。画像処理部40には、パーソナルコンピュータからのデジタル画像信号とビデオ再生装置等からのビデオ画像信号とが切替え装置61を介して選択的に入力される。画像処理部40では、画像信号の内容を判断して各液晶ライトバルブ25a〜25cに出力する駆動信号を生成するが、この際、画像信号の内容すなわち画像信号がデジタル画像信号であるかビデオ画像信号であるかに応じてアクチュエータ28f等を適宜動作させることによってブラックマトリックス領域BAの消去の有無や消去の程度を適宜調節することができる。例えば、デジタル画像信号が入力されている場合には、BM除去ユニット28の設定(第2複屈折板28jを第2状態に切り換え)によってブラックマトリックス領域BAを残してクッキリとした高解像感のある画像を投射する。一方、ビデオ画像信号が入力されている場合には、BM除去ユニット28の設定(第2複屈折板28jを第1状態に切り換え)によってブラックマトリックス領域BAを減少させて高解像度を維持しつつ滑らかな画像を投射する。また、ブラックマトリックス領域BAを減少させる場合においては、画像信号の種類や画像の種類(例えば白が支配的な画像であるか否かや、スライド的な画像であるか否か等)に応じてその減少乃至消去の度合いを調整することができる。具体的には、λ/2位相差板28hの光学軸の位置すなわち入射光束の偏光方向に対する光学軸の角度を例えば0°から22.5°の範囲で適宜変えることにより、像光の偏光面を0°〜45°の範囲で任意に設定することができ、常光と異常光との強度比すなわち0次の画素PX0と分岐された画素PX2との強度比を0〜0.5の範囲で任意に設定することができる。つまり、元のディスクリートな画素群からなる画像を任意の強度比に分岐して画素ピッチ以下の距離で相互にシフトさせることで、元の画像に存在したブラックマトリックスを所望の程度に消滅させるような補間が可能になる。なお、以上の例では、画像信号の内容に応じて常光と異常光との強度比すなわち当初画像と分岐補間画像との強度比を設定しているが、プロジェクタ10の周囲に設けられた操作パネル62を利用して当初画像と分岐補間画像との強度比を設定することもできる。この場合、ユーザが自らの意思で、1)ブラックマトリックス領域BAが残るがクッキリとした高解像感のある画像と、2)ブラックマトリックス領域BAを消しつつも高解像度を維持しつつ滑らかな画像とを選択して、いずれか一方、或いはその中間画像をスクリーン上に投射させることができる。
制御装置50は、ランプの電力調節等によって光源装置21を制御してスクリーン上に投射される画像の明るさ等を調整することができる。また、制御装置50は、光源装置21や光分割光学系23を経て投射レンズ29に至る光路上に配置される絞りの状態を調節することによってスクリーン上に投射される画像の状態を調節することができる。さらに、制御装置50は、画像処理部40によって入力画像信号に処理を施してスクリーン上に投射される画像の状態を調節することができる。以上のような投射像の画質調整を上述のブラックマトリックス消去と組み合わせることによって、総合的な画質調整が可能になる。
また、以上の説明では、画素PX0の分岐光をY方向にシフトさせて分岐像の画素PX2を形成しているが、画素PX0の分岐光をX方向やその他の角度にシフトさせて分岐像の画素を形成することができる。この場合、アクチュエータ28eを適宜動作させて第1複屈折板28iの基準方位SD2を分岐像の形成方向に設定する。さらに、アクチュエータ28fを適宜動作させて第2複屈折板28jの基準方位SD4を、その第1状態において上記基準方位SD2と一致させ、その第2状態において上記基準方位SD2の反対方向とする。
以下、第1実施形態に係るプロジェクタ10の動作について説明する。光源装置21からの光源光は、光分割光学系23に設けた第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bによって色分割され、対応する液晶ライトバルブ25a〜25cに照明光としてそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ25a〜25cは、外部からの画像信号によって変調されて2次元的屈折率分布を有しており、照明光を2次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ25a〜25cで変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム27で合成された後BM除去ユニット28を経て投射レンズ29に入射する。投射レンズ29に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。この場合、光合成光学系27と投射レンズ29との間にBM除去ユニット28を設けているので、例えば図1の紙面に垂直な縦方向に関して投射像からブラックマトリックスを消したり元に戻したりすることができ、必要に応じてブラックマトリックスの消去の程度を調節することもできる。つまり、λ/2位相差板28hの回転位置や第1及び第2複屈折板28i,28jの特性や回転位置の設定によって、当初の画素PX0の隙間を埋めるような画素ずらしを生じさせたり元に戻したりすることができる。これにより、継目が目立たない連続的で滑らかな画像とクッキリとして高い解像感の画像とを切り換えつつ安定した状態で投射することができるとともに、投射に際しての輝度低下や輝度むらの発生を抑えることができる。
〔第2実施形態〕
図8は、第2実施形態のプロジェクタを説明する図である。第2実施形態のプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。また、特に説明しない箇所については、第1実施形態と同様に構成可能となっている。
この場合、RB光用の液晶ライトバルブ25a,25cから射出される像光を両誘電体多層膜27a,27bに垂直な入射面に対して垂直方向に振動するS偏光とするが、G光用の液晶ライトバルブ25bから射出される像光を上記入射面内で振動するP偏光とする。このため、光源装置21から取り出す光源光を紙面に垂直なS偏光とするとともに、フィールドレンズ23fと液晶ライトバルブ25aとの間にR光用のλ/2位相差板23dを配置し、フィールドレンズ23hと液晶ライトバルブ25cとの間にB光用のλ/2位相差板23dを配置している。これにより、第1ダイクロイックミラー23aで反射されたS偏光のR光は、反射ミラー23i及びフィールドレンズ23fを経てλ/2位相差板23dによってP偏光に変換され、液晶ライトバルブ25aを経てS偏光成分のみが変調光として取り出される。また、第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bを通過したS偏光のB光は、リレーレンズLL1,LL2、反射ミラー23j,23k及びフィールドレンズ23hを経てλ/2位相差板23dによってP偏光に変換され、液晶ライトバルブ25cを経てS偏光成分のみが変調光として取り出される。なお、第2ダイクロイックミラー23bで反射されたS偏光のG光は、そのままフィールドレンズ23g及び液晶ライトバルブ25bを経てP偏光成分のみが変調光として取り出される。
以上の構成とすることにより、RB光用の液晶ライトバルブ25a,25cからのS偏光を両誘電体多層膜27a,27bで反射させ、G光用の液晶ライトバルブ25bからのP偏光を両誘電体多層膜27a,27bを透過させることになる。これにより、両誘電体多層膜27a,27bの透過特性におけるエッジ波長がS偏光とP偏光とで異なる場合であっても、両誘電体多層膜27a,27bによるR光及びB光の反射効率を高めつつ、両誘電体多層膜27a,27bによるG光の透過効率を高めることができる。
ただしこの場合、クロスダイクロイックプリズム27を経てBM除去ユニット28に入射するRB光がS偏光となり、同BM除去ユニット28に入射するG光がP偏光となり、偏光方向が異なってしまう。このため、除去ユニット28に設けたλ/2位相差板28hの結晶軸方位を適宜設定することによってRGBの各色の偏光面を45°回転させ、一対の複屈折板28i,28jにてそれぞれ分岐される常光と異常光との強度比をほぼ1:1に設定して固定する。
図9A〜9Dは、BM除去ユニット28のうち前段の第1ユニット28aの役割を具体的に説明する図である。図9Aに示すように、BM除去ユニット28に入射する前の像光は、S偏光のR光及びB光からなるとともにP偏光のG光からなる。図9Bに示すように、最初のλ/2位相差板28hに入射することによってRB光及びG光ともに偏光面が45°回転する。図9Cに示すように、次の第1複屈折板28iに入射することによってR光及びB光は常光Roと異常光Reとに等しい割合で空間的に適宜分岐されるので、当初の画素PX0とこれに対してシフト量ΔSHだけ移動させた等強度の分岐像の画素PX1とを得ることができる。一方、図9Dに示すように、第1複屈折板28iに入射することによってG光も常光Goと異常光Geとに等しい割合で空間的に適宜分岐されるので、当初の画素PX0とこれに対してシフト量ΔSHだけ移動させた等強度の分岐像の画素PX1とを得ることができる。つまり、G光がR光及びB光に対して異なる偏光面を有しているにも拘わらず、常光と異常光との強度比すなわち0次の画素PX0と分岐された1次の画素PX1との各明るさの強度比をほぼ1:1に設定することができ、各色について同様の画素ずらし像を得ることができる。
図10A,10Bは、本実施形態におけるλ/2位相差板28hの機能を具体的に説明する図である。図10Aに示すように、S偏光であるRB光が傾斜角θ=22.5°に設定されたλ/2位相差板28hに入射した場合、RB光の偏光面が2θ=45°回転してSPの両偏光成分が均等に得られる。また、図10Bに示すように、P偏光であるG光がP偏光方向に対して傾斜角θ=67.5°に設定されたλ/2位相差板28hに入射した場合、G光の偏光面が2θ=225°或いは45°回転してSPの両偏光成分が均等に得られる。
〔第3実施形態〕
図11は、第3実施形態のプロジェクタを説明する図である。第3実施形態のプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、特に説明しない箇所については、第1実施形態と同様に構成可能となっている。
このプロジェクタ110は、クロスダイクロイックプリズム27の前段にRGBの各色ごとにBM除去ユニット28を備える。このような構成とすることにより、RGBの各色ごと独立してブラックマトリックス領域BAの消去が可能になる。つまり、RGBの各色ごとに分岐光の比率を調節することができ、RGBの各色ごとに分岐光のシフト量を調整できるので、色特性を考慮した多様な表現も可能なる。なお、図面では省略しているが、各BM除去ユニット28ごとに、複屈折板28i,28jやλ/2位相差板28hを駆動するためのアクチュエータ28d〜28f(図1参照)が設けられている。また、光源装置21から取り出す光源光を紙面に垂直なS偏光とするとともに、フィールドレンズ23fと液晶ライトバルブ25aとの間にR光用のλ/2位相差板23dを配置し、フィールドレンズ23hと液晶ライトバルブ25cとの間にB光用のλ/2位相差板23dを配置している。これにより、両誘電体多層膜27a,27bの透過特性におけるエッジ波長がS偏光とP偏光とで異なる場合であっても、両誘電体多層膜27a,27bによるR光及びB光の反射効率を高めつつ、両誘電体多層膜27a,27bによるG光の透過効率を高めることができる。
なお、各液晶ライトバルブ25a〜25cの後段であってクロスダイクロイックプリズム27の前段の3箇所にBM除去ユニット28をそれぞれ設けた場合、仮に各BM除去ユニット28で分岐強度比1:1でP偏光及びS偏光に分岐したとしても、クロスダイクロイックプリズム27に設けた両誘電体多層膜27a,27bの透過反射特性の偏光依存性に起因して投射画像において元画像と画素ずらし像との強度比が1:1とならない場合も生じる。この場合、3つのBM除去ユニット28にそれぞれ設けたλ/2位相差板28hの角度を各色ごとに微調整して、最終的に投影される画像の画素分離を各色のバランスをとりつつ修正して所望の状態に制御することができる。
以上は元画像と画素ずらし像との強度比が1:1の場合の説明であったが、元画像と画素ずらし像との強度比が1:1とは異なる比率に調整された場合も同様の事情が成り立つ。このように元画像と画素ずらし像との強度比を変化させた場合のλ/2位相差板28hの角度調整量の変化は、例えば制御装置50(図1参照)にテーブルとして記憶させておくことができ、アクチュエータ28d〜28f(同図1参照)の駆動に際して参照される。
なお、この発明は、上記の実施例や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において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。
上記第1〜第3実施形態では、BM除去ユニット28を単一の光学ユニット28aで構成して、一方向に関してブラックマトリックスを除去しているが、BM除去ユニット28を一対の光学ユニット28aで構成して、直交する2方向に一種の光学的ローパスフィルタ処理を行わせることにより、ブラックマトリックスを2方向に関して除去することができる。この際も、各方向に関して像光の分岐の有無を調節することができるので、滑らかな画質の投射像と高い解像度の投射像とを安定した状態で切替えつつ表示するすることができる。
以上の説明では、第1及び第2複屈折板28i,28jが同一形状であるとして説明したが、両複屈折板28i,28jがかなり離間して配置される場合、両者の光軸上の位置の差の影響を考慮して両複屈折板28i,28jの厚み等の設定を変更することができる。
上記実施形態では、第1及び第2複屈折板28i,28jが光路に沿って順次配置されているが、両複屈折板28i,28jの順序を入れ替えることもできる。
上記実施形態では、除去ユニット28に偏光状態調節部材としてλ/2位相差板28hを組み込んでいるが、λ/2位相差板28hに代えてλ/4位相差板等を用いることができる。この場合も、λ/4位相差板等の光軸まわりの回転位置を調節することで、光分岐の比率を調節することができる。偏光状態調節部材としては、位相差板に代えてファラデー回転子を用いることもできる。
上記実施形態では、光源ランプ21aの光を複数の部分光束に分割するため2つのフライアイ光学系21b,21cを用いていたが、この発明は、このようなフライアイ光学系すなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。
上記実施形態では、液晶ライトバルブを3つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、液晶ライトバルブのような光変調装置を1つ、2つ、あるいは4つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。例えば、単一の液晶ライトバルブ等であって各画素にRGBのフィルタを配列したタイプのカラー表示パネルを白色光源で照明する場合にも、図4A等に示すBM除去ユニット28を用いて同様の画素ずらし(すなわちブラックマトリックスの消去処理)の設定と解除が可能である。
上記実施形態では、透過型のプロジェクタ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、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブ等の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。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光板は不要である。また、反射型プロジェクタでは、クロスダイクロイツクプリズムは、白色光を赤、緑、青の3色の光に分離する色光分離手段として利用されると共に、変調された3色の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用される場合がある。また、クロスダイクロイックプリズムではなく、三角柱や四角柱状のダイクロイツクプリズムを複数組み合わせたダイクロイックプリズムを用いる場合もある。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほぼ同様な効果を得ることができる。なお、光変調装置は液晶ライトバルブに限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であっても良い。
プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェクタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがあるが、上記実施例の構成は、いずれにも適用可能である。
本発明において、光変調装置のブラックマトリックスは、像光の射出を周期的な部分領域で制限するようなものであれば良く、実施形態で説明したような遮光膜によって形成されたものには限られない。例えば、マイクロミラーを用いた光変調装置のように、遮光膜などによって積極的に像光の射出を制限していなくても、投射画像の画素間に継ぎ目が生じるような光変調装置は、ブラックマトリックスを有する光変調装置に該当する。
図1は、第1実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。
図2Aは、液晶ライトバルブの構成を示す断面図であり、図2Bは、液晶ライトバルブの一部等の構成を示す斜視図である。
図3A〜3Dは、装置要部を構成する光学素子の配置を説明する図である。
図4A,4Bは、BM除去ユニットの作用を概念的に説明する図である。
図5A,5Bは、BM除去ユニットの作用を概念的に説明する図である。
図6A〜6Cは、第1ユニットの機能を具体的に説明する図である。
図7は、λ/2位相差板の機能を具体的に説明する図である。
図8は、第2実施形態のプロジェクタを説明する図である。
図9A〜9Dは、第1ユニットの機能を具体的に説明する図である。
図10A,10Bは、λ/2位相差板の機能を具体的に説明する図である。
図11は、第3実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。

Claims (8)

  1. 表示装置と、
    前記表示装置からの像光を結像する投射光学系と、
    前記表示装置の前方側において、光を分岐させる方向である基準方位を、入射光束の中心軸まわりの所定方向に設定して配置され、前記像光を分岐させる第1複屈折光分岐素子と、
    前記第1複屈折光分岐素子の前後のいずれかに配置されて、前記中心軸まわりの回転位置の設定により、基準方位を前記中心軸まわりの前記所定方向とした第1状態と、基準方位を当該所定方向に対する反対方向とした第2状態との間で状態の切り換えが可能であり、前記第2状態で前記第1複屈折光分岐素子の作用を打ち消す第2複屈折光分岐素子と
    を備えるプロジェクタ。
  2. 前記表示装置は、照明装置からの照明光によって照明される光変調装置であり、当該光変調装置は、像光の射出が周期的な部分領域で制限されるブラックマトリックス部分を有し、前記第1及び第2複屈折光分岐素子は、前記ブラックマトリックス部分の配置及び形状に対応した厚みを前記中心軸の方向に関して有する複屈折板であることを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
  3. 前記第1複屈折光分岐素子に入射させる像光の偏光状態を、前記所定方向の成分と当該所定方向に対する直交方向の成分との配分に関して調節する偏光状態調節部材をさらに備えることを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれか一項記載のプロジェクタ。
  4. 前記偏光状態調節部材は、波長板を有し、当該波長板の前記基準方位の前記中心軸まわりの回転位置の設定によって像光の偏光状態を調節することを特徴とする請求項3記載のプロジェクタ。
  5. 前記第2複屈折光分岐素子を前記第1及び第2状態の間で切替えて駆動することにより、像光の分岐の有無を変更する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項記載のプロジェクタ。
  6. 前記表示装置は、各色ごとに設けられて個別に照明される複数の光変調装置を含み、当該光変調装置によって変調された光を合成して射出させる光合成部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載のプロジェクタ。
  7. 前記第1及び第2複屈折光分岐素子は、前記光合成部材の前方側において、光路に沿って順次配置されることを特徴とする請求項6記載のプロジェクタ。
  8. 前記第1及び第2複屈折光分岐素子は、前記複数の光変調装置のそれぞれの前方側であって前記光合成部材の後方側において、各色ごとの光路に沿ってそれぞれ順次配置されることを特徴とする請求項6記載のプロジェクタ。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005241870A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Olympus Corp 空間変調ユニット及び画像投影装置
JP4751619B2 (ja) * 2005-01-31 2011-08-17 株式会社リコー 中間結像光学系、それを用いた画像表示装置、および中間結像光学系に用いられる電圧印加方法
JP2007127851A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Victor Co Of Japan Ltd 投射型表示装置
US7628493B2 (en) * 2006-04-18 2009-12-08 Xerox Corporation Projector based on tunable individually-addressable Fabry-Perot filters
JP2008040116A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Olympus Corp 画像表示装置
JP5625518B2 (ja) * 2010-06-15 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
US9201293B2 (en) * 2010-08-19 2015-12-01 Nec Display Solutions, Ltd. Projection display apparatus and control method therefor
JP2013152378A (ja) * 2012-01-26 2013-08-08 Nikon Corp 光学ローパスフィルタ、撮像装置および投影装置
JP5862393B2 (ja) * 2012-03-19 2016-02-16 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP6188283B2 (ja) * 2012-06-05 2017-08-30 キヤノン株式会社 プロジェクタ、及びそれに用いる制御プログラム、制御方法
JP6107006B2 (ja) * 2012-09-06 2017-04-05 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP6484799B2 (ja) * 2014-02-04 2019-03-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 投写型画像表示装置および調整方法
CN104731542A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 联想(北京)有限公司 电子设备
CN106054511A (zh) * 2016-08-02 2016-10-26 深圳市华星光电技术有限公司 投影装置及投影系统
JP2018072383A (ja) * 2016-10-24 2018-05-10 株式会社リコー 画像投影装置、画像投影装置の制御方法および画像投影装置の制御プログラム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3380913B2 (ja) * 1992-06-11 2003-02-24 ソニー株式会社 固体撮像装置
US5659411A (en) * 1993-06-18 1997-08-19 Sony Corporation Optical device having an optically transparent birefringent medium that selectively shifts the optical axis
JP3331575B2 (ja) 1993-06-18 2002-10-07 ソニー株式会社 光学装置
JP3285169B2 (ja) 1993-07-22 2002-05-27 ソニー株式会社 光学装置
US6184969B1 (en) * 1994-10-25 2001-02-06 James L. Fergason Optical display system and method, active and passive dithering using birefringence, color image superpositioning and display enhancement
GB9605056D0 (en) * 1996-03-09 1996-05-08 Philips Electronics Nv Interlaced image projection apparatus
US5727860A (en) * 1996-04-04 1998-03-17 U.S. Philips Corporation Interlaced image projection apparatus
JP3705869B2 (ja) 1996-09-06 2005-10-12 富士写真フイルム株式会社 デジタル画像形成装置
US6407726B1 (en) * 1998-01-06 2002-06-18 Sony Corporation Method for driving display devices, and display device
JP3934250B2 (ja) * 1998-05-11 2007-06-20 オリンパス株式会社 画像表示装置
JP3518390B2 (ja) 1999-02-22 2004-04-12 ノーリツ鋼機株式会社 写真焼付装置
JP2001209133A (ja) 2000-01-25 2001-08-03 Noritsu Koki Co Ltd 写真焼付装置

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