JP4151211B2 - projector - Google Patents

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    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G02B27/285Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining comprising arrays of elements, e.g. microprisms

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写照度を調整可能にするプロジェクタ(投写型表示装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】
図14は、一般的なプロジェクタの外観を示す斜視図である。ここで、プロジェクタ501は、その上面を規定し操作ボタン502が配置されたアッパケース503、その下面を規定するロアーケース504、その前面を規定するフロントケース505を備えた直方体形状をなし、フロントケース505からは、投写レンズ506の先端部分が突出している。
【0003】
このようなプロジェクタにおける、公知の光学系は、例えば、図15のような構成となっている。
すなわち、光源510、光源510からの光の照度分布を均一化し、かつ、偏光方向が揃った状態で液晶パネル550R,550G,550Bに入射させるための照明光学系520と、この照明光学系520から出射される光束Wを、赤、緑、青の各色光束R、G、Bに分離する色光分離光学系530と、色光分離光学系530によって分離された各色光束のうち、青色光束Bを対応する液晶パネル550Bに導くリレー光学系540と、各色光束を与えられた画像情報に従って変調する光変調手段としての3枚の液晶パネル550R,550G,550Bと、変調された各色光束を合成する色光合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム560と、合成された光束を投写面上に拡大投写する投写レンズ506とを備える。
【0004】
照明光学系520は、光源510から発せられた光を第1レンズアレイ521によって複数の部分光束に分割し、その部分光束を第2レンズアレイ522を介して偏光変換素子アレイ523に入射させ、偏光変換素子アレイ523によって各部分光束の偏光方向を揃えた後、重畳レンズ524を利用して液晶パネル550R,550G,550Bの画像形成領域に重ね合せる。
照明光学系520はこのように作用して各液晶パネル550R,550G,550Bを一種類の偏光光によって均一に照明し、プロジェクタなどの画像表示時に、隅々まで明るくし、全域でハイコントラストの鮮明な画像を提供するのに寄与している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の高輝度化された装置を利用して、予め設定していたより小さな投写画面であるいは小さな画像サイズで投写するような場合には、投写面に必要以上の光が投写されることになり、眩しすぎて画像が見ずらくなるといった現象が生じることになる。これに対処する手段として、投写レンズに可変絞りを設けることが考えられるが、これをすると投写レンズのサイズが大きくなりかつその種別が限定されるなど、投写レンズの設計の自由度が大きく制約される。本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光学機器の高輝度化を維持するとともに、投写光学系など他の光学系の設計の自由度を損なうことなく、投写輝度(または照度)を調整可能にするするプロジェクタを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、光源と、該光源から発せられた光を複数の部分光束に分割するための複数のレンズからなる光束分割要素と、複数の偏光分離膜および反射膜を有し部分光束の偏光方向を調整する偏光変換素子アレイとを備え、
前記光束分割要素と前記偏光変換素子アレイとの間に前記偏光分離膜への入射光量を調節する遮光材を配置し、
前記遮光材は、光を遮る光反射部と光を通過させる開口部とが交互に複数形成されており、前記複数の光反射部にそれぞれ回転可能に取り付けられた可動光反射蓋が、対応する各開口部のそれぞれの開口量を調整するよう揺動するものであり、
前記入射光量を投写情報に応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。
例えば、前記入射光量を投写画像のサイズに応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。
これにより、画像を大きく高輝度で投写可能に設計されたプロジェクタにおいて、画像を小さく投写する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態にすることなしに、適度な照度とすることが可能になる。
【0007】
また、画像が投写される投写面までの投写距離を検出する投写距離検出器を備え、前記入射光量を前記投写距離検出器で検出された投写距離に応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。
投写距離は投写画像のサイズと比例関係にあるので、投写距離の変化に応じて上記入射光量を調整することで、画像を大きく高輝度で投写可能に設計されたプロジェクタにおいて、画像を小さく投写する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態にすることなしに、適度な照度とすることが可能になる。
【0008】
また、ズーム機能を有する投写レンズのズーム比を検出するズーム比検出器を備え、前記入射光量を前記ズーム比検出器で検出されたズーム比に応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。
投写レンズのズーム比は投写画像のサイズと比例関係にあるので、投写レンズのズーム比に応じて上記入射光量を調整すれば、画像を大きく高輝度で投写可能に設計されたプロジェクタにおいて、画像を小さく投写する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態にすることなしに、適度な照度とすることが可能になる。
この場合において、前記ズーム比検出器を、ズーム比調整用駆動軸の回転角を検出する回転角センサに、あるいはズーム比調整用駆動軸の直線移動量を検出する直線移動量センサにすることができる。
【0009】
また、画像が投写された投写画面上の照度を検出する照度検出器を備え、前記入射光量を前記照度検出器で検出された照度に応じて調節するように前記遮光材を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする。
これによれば、投写画面上の照度そのものを把握できることになるので、その照度がより適切に調整可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施例である照明光学系を組み込んだプロジェクタ(投写型表示装置)の光学系構成を示す概略平面図である。この光学系は、光源ユニット20、光学ユニット30、投写レンズ40の3つの主要な部分を備えてなる。
【0013】
光学ユニット30は、後述するインテグレータ光学系300と、ダイクロイックミラー382,386、反射ミラー384を有する色光分離光学系380と、入射側レンズ392、リレーレンズ396、反射ミラー394,398を有するリレー光学系390とを備え、さらに、3枚のフィールドレンズ400,402,404と、3枚の液晶パネル410R,410G,410Bと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム420とを備えている。
光源ユニット20は、光学ユニット30の第1レンズアレイ320の入射面側に配置され、投写レンズ40は、光学ユニット30のクロスダイクロイックプリズム420の射出面側に配置される。
【0014】
図2は、図1に示すプロジェクタの照明領域である3枚の液晶パネルを照明する照明光学系を示す説明図である。この照明光学系は、光源ユニット20に備えられた光源200と、光学ユニット30に備えられたインテグレータ光学系300とを備える。インテグレータ光学系300は、第1レンズアレイ320と、第2レンズアレイ340、後述の遮光板350および偏光変換素子アレイ360と、重畳レンズ370とを有している。
【0015】
光源200は、光源ランプ210と凹面鏡212とを備える。光源ランプ210から射出された放射状の光線(放射光)は、凹面鏡212によって反射されて略平行な光線束として第1レンズアレイ320の方向に射出される。
ここで、光源ランプ210としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプが用いられることができ、凹面鏡212としては、放物面鏡を用いることが好ましい。
【0016】
図3は、第1レンズアレイ320の外観を示す正面図(A)および側面図(B)である。この第1レンズアレイ320は、矩形状の輪郭を有する小レンズ321が、x方向にN×2列(ここではN=4)、y方向にM行(ここではM=10)のマトリックス状に配列されたもので、各小レンズ321を図2のz方向から見た外形形状は、各液晶パネル410R,410G,410Bの形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶パネルの画像形成領域のアスペクト比(横と縦の寸法の比率)が4:3であるならば、各小レンズ321のアスペクト比も4:3に設定される。
【0017】
第2レンズアレイ340は、概ね第1レンズアレイ320から射出された複数の部分光束が偏光変換素子アレイ360の偏光分離膜366上に集光されるように導く機能を有し、第1レンズアレイ320を構成するレンズ数と同数の小レンズ341から構成される。
【0018】
偏光変換素子アレイ360は、図2に示すように2つの偏光変換素子アレイ361,362が光軸を挟んで対称な向きに配置されている。図4は、一方の偏光変換素子アレイ361の外観を示す斜視図である。偏光変換素子アレイ361は、複数の偏光ビームスプリッタからなる偏光ビームスプリッタアレイ363と、偏光ビームスプリッタアレイ363の光射出面の一部に選択的に配置されたλ/2位相差板364(λは光の波長)とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ363は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性部材365が、順次貼り合わされた形状を有している。透光性部材365の界面には、偏光分離膜366と反射膜367とが交互に形成されている。λ/2位相差板364は、偏光分離膜366あるいは反射膜367の光の射出面のx方向の写像部分に、選択的に貼り付けられる。この例では、偏光分離膜366の光の射出面のx方向の写像部分にλ/2位相差板364を貼り付けている。
【0019】
偏光変換素子アレイ361は、入射された光束を1種類の直線偏光光(例えば、s偏光光やp偏光光)に変換して射出する機能を有する。図5は、偏光変換素子アレイ361の作用を示す模式図である。偏光変換素子アレイ361の入射面に、s偏光成分とp偏光成分とを含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射光)が入射すると、この入射光は、まず、偏光分離膜366によってs偏光光とp偏光光に分離される。s偏光光は、偏光分離膜366によってほほ垂直に反射され、反射膜367によってさらに反射されてから射出される。一方、p偏光光は、偏光分離膜366をそのまま透過する。偏光分離膜366を透過したp偏光光の射出面には、λ/2位相差板364が配置されており、このp偏光光がs偏光光に変換されて射出する。従って、偏光変換素子アレイ361を通過した光は、そのほとんどがs偏光光となって射出される。なお、偏光変換素子アレイ361から射出される光をp偏光光としたい場合には、λ/2位相差板364を、反射膜367によって反射されたs偏光光が射出する射出面に配置すればよい。また、偏光方向を揃えられる限り、λ/4位相差板を用いたり、所望の位相差板をp偏光光とs偏光光の射出面の双方に設けたりしても良い。
【0020】
上記偏光変換素子アレイ361のうち、隣り合う1つの偏光分離膜366および1つの反射膜367を含み、さらに1つのλ/2位相差板364で構成される1つのブロックを、1つの偏光変換素子368とみなすことができる。偏光変換素子アレイ361は、このような偏光変換素子368が、x方向に複数列配列されたものである。
なお、偏光変換素子アレイ362も偏光変換素子アレイ361と全く同様の構成であるので、その説明は省略する。
【0021】
次に、第2レンズアレイ340と偏光変換素子アレイ360との間に配置される遮光板350およびその動作機構について説明する。なお、偏光変換素子アレイ360付近は光源のアークの像の近傍となっているため、偏光変換素子アレイ360付近と投写レンズの入射瞳とはほぼ共役の関係となっている。従って、この位置で遮光板350などにより光線を切っても、投写レンズの絞りで絞るのと同様となり、照明ムラを起こすことなく明るさを調節することが可能となる。
【0022】
図6は、偏光分離膜366への入射光量を調節する遮光板の一例を示す正面図である。この遮光板350は、偏光変換素子アレイ360(361,362)を構成する各透光性部材365の光入射面に対応させて、その光入射面幅とほぼ同じ幅を有した光を遮る光反射部351と光を通過させる開口部352(または透明部)とを交互に形成してなる板状体であって、この遮光板350をガイド353に保持するとともに既知の駆動機構、例えば、図7に示す遮光板350の底面に形成したラック(図示されず)と平歯車430、およびモータなどからなる駆動機構を利用して、偏光分離膜366と反射膜367の配列方向に沿って移動可能に構成したものである。
【0023】
図8は、遮光板350の作用を示す模式図であり、偏光変換素子アレイ360の偏光分離膜366へ入射する光の一部が、この偏光変換素子アレイ360に対する遮光板350の位置に応じてその光反射部351で反射して遮られ、偏光分離膜366へ入射する光量が調整される状態を示したものである。
【0024】
この場合、遮光板350の移動は、以下のような遮光板動作装置によって行うことができる。
(遮光板動作装置の例1)
図9は、遮光板動作装置の構成図である。この装置は、本プロジェクタで画像を投写させる投写画面のサイズを使用するスクリーン600のサイズに合わせて決定し、それをプロジェクタに入力するキーボードなどの投写画面サイズ入力手段611と、設定可能な投写画面サイズとその投写画面サイズに対して適切な照度となる上記入射光量が得られる遮光板350の位置との相関関係を予め記憶しているメモリ612と、投写画面サイズ入力手段611から入力された値とメモリ612に記憶された関係とからその投写画面サイズにおける最も適切な遮光板350の位置を決定し現在位置からその位置までの移動量を算出するCPUなどからなる演算部613と、演算部613で決定された位置および移動量に基づいて、遮光板350を実際に動作させるモータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650を備えてなる。
ここで、メモリ612には、設定可能な投写画面サイズとそのサイズにおける投写画面の照度を最適にする偏光分離膜366近傍への入射光量を定める遮光板350の位置とが相関関係で記憶されており、演算部613は、投写画面サイズ入力手段611から入力されたサイズに最も近い投写画面サイズに対応する遮光板350の位置を最適位置として決定する。
なお、投写画面サイズを入力する代わりに、実際に表示されている投写画面サイズを検出してその検出値を利用してもよい。例えば、後述する投写距離とズーム比の関係から投写画面サイズを算出して、遮光板350の最適位置を決定することもできる。これによれば、投写画面サイズの入力操作が省かれるので、操作性が向上する。
【0025】
(遮光板動作装置の例2)
図10は、遮光板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジェクタで画像を投写させるスクリーン600までの投写距離を検出する投写距離検出器621と、設定可能な投写距離とその投写距離に対して適切な照度となる遮光板350の位置との相関関係を予め記憶しているメモリ622と、投写距離検出器621で得られた値とメモリ622に記憶された関係とからその投写距離における最も適切な遮光板350の位置を決定し現在位置からその位置までの移動量を算出するCPUなどからなる演算部623と、演算部623で決定された位置および移動量に基づいて、遮光板350を実際に動作させるモータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650を備えてなる。
ここで、メモリ622には、設定可能な投写距離とその距離における投写画面の照度を最適にする偏光分離膜366への入射光量を定める遮光板350の位置とが相関関係で記憶されており、演算部623は、投写距離検出器621で得られた投写距離に対応する遮光板350の位置を最適位置として決定する。
また、前述したように、この投写距離検出器621を利用し、その検出値を後述するズーム比と組み合わせて投写画面サイズを算出して、遮光板350の最適位置を決定することもできる。
なお、投写距離検出器621は、例えば、特開平11−95324号に記載されたように超音波などを利用して構成することができる。
【0026】
(遮光板動作装置の例3)
図11は、遮光板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジェクタを構成する投写レンズ40のズーム比を検出するズーム比検出器631と、設定可能なズーム比とそのズーム比に対して適切な照度となる遮光板350の位置との相関関係を予め記憶しているメモリ632と、ズーム比検出器631で得られた値とメモリ632に記憶された関係とからそのズーム比における最も適切な遮光板350の位置を決定し現在位置からその位置までの移動量を算出するCPUなどからなる演算部633と、演算部633で決定された位置および移動量に基づいて、遮光板350を実際に動作させるモータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650を備えてなる。
ここで、メモリ632には、設定可能なズーム比とそのズーム比における投写画面の照度を最適にする偏光分離膜366への入射光量を定める遮光板350の位置とが相関関係で記憶されており、演算部633は、ズーム比検出器631で得られたズーム比に対応する遮光板350の位置を最適位置として決定する。
なお、ズーム比検出器631も、特開平11−95324号に記載されているような、ズーム比調整用駆動軸の回転角を検出する回転角センサ(例えば、光学式エンコーダ、ポテンショメータなど)や、ズーム比調整用駆動軸の直線移動量を検出する直線移動量センサ(抵抗値や容量の変化を基に直線移動量を検知するものなど)を利用して、投写レンズ40の回転(または直線)移動量を検知し、そのズーム比を決定することができる。
【0027】
(遮光板動作装置の例4)
図12は、遮光板動作装置の別の構成図である。この装置は、本プロジェクタによるスクリーン600での表示画像の照度を検出する照度検出器641と、適切な画像表示照度を予め記憶しているメモリ642と、照度検出器641で得られた値とメモリ622に記憶された適正値との差をとり、その差を小さくする方向に、すなわち、検出した照度が適正値より大きい場合には、偏光変換素子アレイ360の偏光分離膜366への入射光量を減らすように、一方検出した照度が適正値より小さい場合には、偏光分離膜366への入射光量を増やすように、遮光板350を移動させながら、照度検出器641で得られた値とメモリ642に記憶された適正値との差が所定の範囲内に入った時点で遮光板350を停止させる信号を出力するCPUなどからなる演算部643と、演算部643からの出力信号に応じて遮光板350を実際に動作させるモータ、歯車などからなる遮光板駆動制御部650を備えてなる。
なお、照度検出器641は、例えば、特開平8−23501号に記載されたように光センサなどを利用して構成することができる。
【0028】
以上の遮光板動作装置の例1〜4においては、上記遮光板350に代えて、図13に示す可変絞り型の遮光板450を使用しても良い。この遮光板450は、遮光板350と同様、光を遮る光反射部451と光を通過させる開口部452(または透明部)とを交互に形成してなる。更に、開口部452の開口量を調整するための可動光反射蓋453が光反射部451に揺動可能(または回転可能)に取付けられたものである。可動光反射蓋453はばねなどの弾性支持部材454に支持されて、通常は開口部452を全開状態にする位置にあるが、可動光反射蓋453と一体の回転軸455に回転力Aが作用すると、その回転力に応じて可動光反射蓋453が矢印Bに沿って揺動して開口部452の開口量を変化させ、偏光分離膜366への入射光量を調節するものである。したがって、この遮光板450における可動光反射蓋453の揺動(または回転)は、遮光板350の移動に対応するものである。
さらに、遮光板450において、可動光反射蓋453を揺動(または回転)させる代わりに、左右にスライドさせて開口部452の開口量を調整するようにすることも容易に可能である。
【0029】
このような遮光板350,450は、光通過部に開口を設けた板金や、遮光部に反射膜を蒸着した光透過性の板材を用いて作ることができる。特に、光反射率が高い(反射率80%以上が好ましい)、アルミニウムなどの金属材料で作ると、耐熱性にも優れ、高輝度下での長期使用が可能となる。
【0030】
次に、上記のように構成されたプロジェクタの動作を説明する。
図2に示すように、光源200から射出された非偏光光は、インテグレータ光学系300を構成する第1レンズアレイ320の複数の小レンズ321によって複数の部分光束202に分割され、第2レンズアレイ340の複数の小レンズ341によって2つの偏光変換素子アレイ361,362の偏光分離膜366の近傍に集光されるとともに、遮光板350の位置に従って偏光分離膜366の近傍に向かう光量が調節される。こうして2つの偏光変換素子アレイ361,362に入射した複数の部分光束は、上述したように、1種類の直線偏光光に変換され射出される。そして、2つの偏光変換素子アレイ361,362から射出された複数の部分光束は、重畳レンズ370によって後述する液晶パネル410R,410G,410B上で重畳される。
【0031】
図1において、色光分離光学系380は、第1および第2ダイクロイックミラー382,386を備え、照明光学系から射出される光を、赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。第1ダイクロイックミラー382は、重畳レンズ370から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第1ダイクロイックミラー382を透過した赤色光は、反射ミラー384で反射され、フィールドレンズ400を通って赤色光用の液晶パネル410Rに達する。このフィールドレンズ400は、重畳レンズ370から射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル410G,410Bの前に設けられたフィールドレンズ402,404も同様に作用する。
【0032】
さらに、第1ダイクロイックミラー382で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第2ダイクロイックミラー386によって反射され、フィールドレンズ402を通って緑色光用の液晶パネル410Gに達する。一方、青色光は、第2ダイクロイックミラー386を透過し、リレー光学系390、すなわち、入射側レンズ392、反射ミラー394、リレーレンズ396、および反射ミラー398を通り、さらにフィールドレンズ404を通って青色光用の液晶パネル410Bに達する。なお、青色光にリレー光学系390が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散などによる光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ392に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ404に伝えるためである。
【0033】
3つの液晶パネル410R,410G,410Bは、入射した光を、与えられた画像情報(画像信号)に従って変調する電気光学装置としての機能を有している。これにより、3つの液晶パネル410R,410G,410Bに入射した各色光は、与えられた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。なお、3つの液晶パネル410R,410G,410Bの光入射面側および光出射面側には、図示しない偏光板が設けられており、この液晶パネルと偏光板を含めて液晶ライトバルブと称している。
【0034】
3つの液晶パネル410R,410G,410Bから射出された3色の変調光は、クロスダイクロイックプリズム420に入射する。クロスダイクロイックプリズム420は、3色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有している。クロスダイクロイックプリズム420には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。このクロスダイクロイックプリズム420で生成された合成光は、投写レンズ40の方向に射出される。投写レンズ40は、この合成光を投写スクリーン上に投写する機能を有し、投写スクリーン上にカラー画像を表示する。
【0035】
以上のような本実施例のプロジェクタでは、投写画像サイズ、投写距離、投写レンズのズーム比、あるいは投写照度に応じて、視聴者が見やすい適切な照度で、投写スクリーン上へ画像を表示させることが可能となる。
【0036】
なお、上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いた投写型表示装置に本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いた投写型表示装置にも適用することが可能である。また、後述のように、電気光学装置は液晶パネルに限定されない。ここで、「透過型」とは、液晶パネルなどの電気光学装置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」とは液晶パネルなどの電気光学装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型の電気光学装置を採用した投写型表示装置では、ダイクロイックプリズムが、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ともに、変調された3色の光を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ことがある。
【0037】
また、光変調用電気光学装置は液晶パネルを用いた液晶ライトバルブに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であっても良い。
また、色光合成光学系であるプリズムも、4つの三角柱状プリズムの接着面に沿って二種類の色選択面が形成されたダイクロイックプリズムに限られず、色選択面が一種類のダイクロイックプリズムや、偏光ビームスプリッタであっても良い。その他、プリズムは、略六面体状の光透過性の箱の中に光選択面を配置し、そこに液体を充填したようなものであっても良い。
【0038】
さらに、投写型表示装置としては、投写像を観察する方向から投写を行う前面投写型表示装置と、投写像を観察する方向とは反対側から投写を行う背面投写型表示装置とがあるが、上記実施の形態で示した構成は、そのいずれにも適用可能である。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、画像を大きく高輝度で投写可能に設計されたプロジェクタを使って画像を小さく投写する場合でも、その照度を眩しすぎるような状態にすることなしに、適度な照度とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す平面図。
【図2】図1の光学系を構成する照明光学系の説明図。
【図3】照明光学系を構成する第1レンズアレイの正面図(A)および側面図(B)。
【図4】偏光変換素子アレイの外観を示す斜視図。
【図5】偏光変換素子アレイの作用を示す模式図。
【図6】偏光分離膜への入射光量を調節する遮光板の一例を示す正面図。
【図7】図6の遮光板の駆動機構を示す説明図。
【図8】図6の遮光板の作用を示す模式図。
【図9】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図10】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図11】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図12】遮光板動作装置の構成を示すブロック図。
【図13】遮光板の駆動機構の他の例を示す構成図。
【図14】一般的なプロジェクタの外観を示す斜視図。
【図15】公知のプロジェクタの光学系を示す構成図。
【符号の説明】
320 第1レンズアレイ
340 第2レンズアレイ
350 遮光板
351 遮光板の光反射部
352 遮光板の開口部
353 ガイド
360,361,362 偏光変換素子アレイ
366 偏光分離膜
367 反射膜
370 重畳レンズ
410R,410G,410B 液晶パネル
430 平歯車
450 遮光板
451 遮光板の光反射部
452 遮光板の開口部
453 可動光反射蓋
600 スクリーン
611 投写画面サイズ入力手段
621 投写距離検出器
631 ズーム比検出器
641 照度検出器
650 遮光板駆動制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector (projection display device) that enables adjustment of projection illuminance.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14 is a perspective view showing the appearance of a general projector. Here, the projector 501 has a rectangular parallelepiped shape including an upper case 503 that defines an upper surface thereof and an operation button 502 disposed thereon, a lower case 504 that defines a lower surface thereof, and a front case 505 that defines a front surface thereof. From 505, the tip of the projection lens 506 protrudes.
[0003]
A known optical system in such a projector has a configuration as shown in FIG. 15, for example.
That is, the illumination optical system 520 for making the illuminance distribution of the light from the light source 510 and the light source 510 uniform and making the polarization directions uniform enters the liquid crystal panels 550R, 550G, and 550B, and the illumination optical system 520 The color light separation optical system 530 that separates the emitted light beam W into red, green, and blue color light beams R, G, and B, and the color light beam separated by the color light separation optical system 530 corresponds to the blue light beam B. A relay optical system 540 that leads to the liquid crystal panel 550B, three liquid crystal panels 550R, 550G, and 550B as light modulation means for modulating each color light beam according to given image information, and color light combining optics that combines the modulated color light beams. A cross dichroic prism 560 as a system and a projection lens 506 for enlarging and projecting the combined light flux on the projection surface are provided.
[0004]
The illumination optical system 520 divides the light emitted from the light source 510 into a plurality of partial light beams by the first lens array 521, and causes the partial light beams to enter the polarization conversion element array 523 via the second lens array 522. After the polarization directions of the partial light beams are aligned by the conversion element array 523, they are superimposed on the image forming areas of the liquid crystal panels 550R, 550G, and 550B using the superimposing lens 524.
The illumination optical system 520 acts in this way to uniformly illuminate each of the liquid crystal panels 550R, 550G, and 550B with one kind of polarized light, brighten every corner when displaying an image on a projector or the like, and have high contrast in all areas. This contributes to providing a clear image.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when using a device with high brightness in recent years and projecting with a smaller projection screen than previously set or with a smaller image size, more light than necessary is projected onto the projection surface. As a result, a phenomenon occurs in which the image is difficult to see due to being too dazzling. As a means to cope with this, it is conceivable to provide a variable aperture on the projection lens. However, if this is done, the size of the projection lens becomes large and the type of the projection lens is limited. The The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and maintains the high brightness of the optical apparatus, and also reduces the projection brightness (or illuminance) without impairing the degree of freedom in designing other optical systems such as the projection optical system. It is an object of the present invention to provide a projector that makes it possible to adjust.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The projector according to the present invention includes a light source, a light beam splitting element including a plurality of lenses for splitting light emitted from the light source into a plurality of partial light beams, a plurality of polarization separation films and a reflective film, A polarization conversion element array for adjusting the polarization direction;
  A light shielding material for adjusting the amount of light incident on the polarization separation film is disposed between the light beam splitting element and the polarization conversion element array,
  The light shielding member includes a plurality of light reflecting portions that block light and openings that allow light to pass through alternately. A movable light reflecting lid that is rotatably attached to each of the light reflecting portions corresponds to the light shielding portion. It swings to adjust the opening amount of each opening,
  The movable light reflecting lid so as to adjust the incident light amount according to projection informationIt is characterized by comprising a light shielding material operating means for operating.
  For example, a light shielding material operating means for operating the light shielding material so as to adjust the amount of incident light in accordance with the size of the projected image is provided.
  As a result, in a projector designed to project an image with a large and high brightness, even when projecting a small image, it is possible to achieve an appropriate illuminance without making the illuminance excessively dazzling. .
[0007]
A projection distance detector for detecting a projection distance to a projection surface on which an image is projected, and the light shielding material is adjusted so that the amount of incident light is adjusted according to the projection distance detected by the projection distance detector; It is characterized by comprising a light shielding material operating means for operating.
Since the projection distance is proportional to the size of the projected image, by adjusting the amount of incident light according to the change in the projection distance, the image is projected to be small in a projector designed to project an image with high brightness. Even in such a case, it is possible to obtain an appropriate illuminance without making the illuminance too bright.
[0008]
A zoom ratio detector for detecting a zoom ratio of a projection lens having a zoom function, and operating the light-shielding member so as to adjust the amount of incident light in accordance with the zoom ratio detected by the zoom ratio detector; A light-shielding material operating means is provided.
Since the zoom ratio of the projection lens is proportional to the size of the projected image, if the incident light amount is adjusted according to the zoom ratio of the projection lens, the image can be displayed on a projector designed to project an image with high brightness. Even when a small projection is performed, it is possible to obtain an appropriate illuminance without making the illuminance excessively dazzling.
In this case, the zoom ratio detector may be a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the zoom ratio adjustment drive shaft or a linear movement amount sensor that detects the linear movement amount of the zoom ratio adjustment drive shaft. it can.
[0009]
In addition, an illuminance detector that detects the illuminance on the projection screen on which the image is projected, and the light shielding material that operates the light shielding material so as to adjust the incident light amount according to the illuminance detected by the illuminance detector. An operating means is provided.
According to this, since the illuminance itself on the projection screen can be grasped, the illuminance can be adjusted more appropriately.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
FIG. 1 is a schematic plan view showing an optical system configuration of a projector (projection display device) incorporating an illumination optical system according to an embodiment of the present invention. This optical system includes three main parts, a light source unit 20, an optical unit 30, and a projection lens 40.
[0013]
The optical unit 30 includes an integrator optical system 300 to be described later, a color light separation optical system 380 having dichroic mirrors 382 and 386, and a reflection mirror 384, a relay optical system having an incident side lens 392, a relay lens 396, and reflection mirrors 394 and 398. 390, three field lenses 400, 402, and 404, three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B, and a cross dichroic prism 420 that is a color light combining optical system.
The light source unit 20 is disposed on the incident surface side of the first lens array 320 of the optical unit 30, and the projection lens 40 is disposed on the exit surface side of the cross dichroic prism 420 of the optical unit 30.
[0014]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an illumination optical system that illuminates three liquid crystal panels that are illumination areas of the projector shown in FIG. The illumination optical system includes a light source 200 provided in the light source unit 20 and an integrator optical system 300 provided in the optical unit 30. The integrator optical system 300 includes a first lens array 320, a second lens array 340, a light shielding plate 350 and a polarization conversion element array 360 described later, and a superimposing lens 370.
[0015]
The light source 200 includes a light source lamp 210 and a concave mirror 212. Radial rays (radiated light) emitted from the light source lamp 210 are reflected by the concave mirror 212 and emitted in the direction of the first lens array 320 as a substantially parallel light bundle.
Here, a halogen lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure mercury lamp can be used as the light source lamp 210, and a parabolic mirror is preferably used as the concave mirror 212.
[0016]
FIG. 3 is a front view (A) and a side view (B) showing the external appearance of the first lens array 320. In the first lens array 320, small lenses 321 having a rectangular outline are arranged in a matrix of N × 2 columns (here, N = 4) in the x direction and M rows (here, M = 10) in the y direction. The outer shapes of the small lenses 321 viewed from the z direction in FIG. 2 are set so as to be substantially similar to the shapes of the liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B. For example, if the aspect ratio (ratio of horizontal and vertical dimensions) of the image forming area of the liquid crystal panel is 4: 3, the aspect ratio of each small lens 321 is also set to 4: 3.
[0017]
The second lens array 340 has a function of guiding the plurality of partial light beams emitted from the first lens array 320 so as to be condensed on the polarization separation film 366 of the polarization conversion element array 360, and the first lens array The number of small lenses 341 is the same as the number of lenses constituting 320.
[0018]
In the polarization conversion element array 360, as shown in FIG. 2, two polarization conversion element arrays 361 and 362 are arranged in a symmetrical direction with the optical axis in between. FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of one polarization conversion element array 361. The polarization conversion element array 361 includes a polarization beam splitter array 363 composed of a plurality of polarization beam splitters, and a λ / 2 retardation plate 364 (λ is selectively disposed on a part of the light exit surface of the polarization beam splitter array 363. Light wavelength). The polarization beam splitter array 363 has a shape in which a plurality of columnar translucent members 365 each having a parallelogram cross section are sequentially bonded. Polarization separation films 366 and reflection films 367 are alternately formed on the interface of the translucent member 365. The λ / 2 retardation film 364 is selectively attached to a mapping portion in the x direction on the light exit surface of the polarization separation film 366 or the reflection film 367. In this example, a λ / 2 phase difference plate 364 is attached to a mapping portion in the x direction on the light exit surface of the polarization separation film 366.
[0019]
The polarization conversion element array 361 has a function of converting an incident light beam into one type of linearly polarized light (for example, s-polarized light or p-polarized light) and emitting it. FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the polarization conversion element array 361. When non-polarized light (incident light having a random polarization direction) including an s-polarized component and a p-polarized component is incident on the incident surface of the polarization conversion element array 361, the incident light is first s by the polarization separation film 366. Separated into polarized light and p-polarized light. The s-polarized light is reflected almost perpendicularly by the polarization separation film 366, is further reflected by the reflection film 367, and then emitted. On the other hand, the p-polarized light passes through the polarization separation film 366 as it is. A λ / 2 phase difference plate 364 is disposed on the exit surface of the p-polarized light transmitted through the polarization separation film 366, and the p-polarized light is converted into s-polarized light and emitted. Therefore, most of the light that has passed through the polarization conversion element array 361 is emitted as s-polarized light. When the light emitted from the polarization conversion element array 361 is to be p-polarized light, the λ / 2 phase difference plate 364 is disposed on the emission surface from which the s-polarized light reflected by the reflective film 367 is emitted. Good. Further, as long as the polarization direction can be aligned, a λ / 4 retardation plate may be used, or a desired retardation plate may be provided on both the exit surfaces of the p-polarized light and the s-polarized light.
[0020]
Of the polarization conversion element array 361, one block including one polarization separation film 366 and one reflection film 367 adjacent to each other and further comprising one λ / 2 phase difference plate 364 is regarded as one polarization conversion element. 368. The polarization conversion element array 361 has a plurality of such polarization conversion elements 368 arranged in the x direction.
Since the polarization conversion element array 362 has the same configuration as the polarization conversion element array 361, the description thereof is omitted.
[0021]
Next, the light shielding plate 350 disposed between the second lens array 340 and the polarization conversion element array 360 and its operation mechanism will be described. Since the vicinity of the polarization conversion element array 360 is in the vicinity of the arc image of the light source, the vicinity of the polarization conversion element array 360 and the entrance pupil of the projection lens have a substantially conjugate relationship. Therefore, even if the light beam is cut off at this position by the light shielding plate 350 or the like, it is the same as the case where it is stopped by the aperture of the projection lens, and the brightness can be adjusted without causing uneven illumination.
[0022]
FIG. 6 is a front view illustrating an example of a light shielding plate that adjusts the amount of light incident on the polarization separation film 366. The light shielding plate 350 corresponds to the light incident surface of each light transmissive member 365 constituting the polarization conversion element array 360 (361, 362), and blocks light having substantially the same width as the light incident surface width. It is a plate-like body formed by alternately forming reflection portions 351 and openings 352 (or transparent portions) that allow light to pass therethrough. The light shielding plate 350 is held by a guide 353 and a known driving mechanism, for example, FIG. 7 is movable along the arrangement direction of the polarization separation film 366 and the reflection film 367 using a drive mechanism including a rack (not shown) formed on the bottom surface of the light shielding plate 350 shown in FIG. It is configured.
[0023]
FIG. 8 is a schematic diagram showing the operation of the light shielding plate 350, and a part of the light incident on the polarization separation film 366 of the polarization conversion element array 360 depends on the position of the light shielding plate 350 with respect to the polarization conversion element array 360. This shows a state in which the amount of light that is reflected and blocked by the light reflecting portion 351 and incident on the polarization separation film 366 is adjusted.
[0024]
In this case, the movement of the light shielding plate 350 can be performed by the following light shielding plate operating device.
(Example 1 of light shielding plate operation device)
FIG. 9 is a configuration diagram of the light shielding plate operating device. This apparatus determines the projection screen size on which an image is projected by the projector according to the size of the screen 600 to be used, and inputs the projection screen size input means 611 such as a keyboard for inputting the projection screen size to the projector, and a settable projection screen. A value input from a memory 612 that stores in advance a correlation between the size and the position of the light-shielding plate 350 from which the amount of incident light having an illuminance appropriate for the projection screen size is obtained, and the projection screen size input means 611 And a relation stored in the memory 612, a calculation unit 613 including a CPU for determining the most appropriate position of the light shielding plate 350 in the projection screen size and calculating a movement amount from the current position to the position, and a calculation unit 613 Based on the position and amount of movement determined in step 1, the motor and gears that actually operate the light shielding plate 350 Consisting comprises an optical plate controller 650.
Here, the memory 612 stores a settable projection screen size and the position of the light shielding plate 350 that determines the amount of incident light in the vicinity of the polarization separation film 366 that optimizes the illuminance of the projection screen at that size. The calculation unit 613 determines the position of the light shielding plate 350 corresponding to the projection screen size closest to the size input from the projection screen size input unit 611 as the optimum position.
Instead of inputting the projection screen size, the actually displayed projection screen size may be detected and the detected value may be used. For example, the optimal position of the light shielding plate 350 can be determined by calculating the projection screen size from the relationship between the projection distance and the zoom ratio described later. According to this, since the input operation of the projection screen size is omitted, the operability is improved.
[0025]
(Example 2 of light shielding plate operating device)
FIG. 10 is another configuration diagram of the light shielding plate operating device. This apparatus includes a projection distance detector 621 that detects a projection distance to the screen 600 on which an image is projected by the projector, a settable projection distance, and a position of a light-shielding plate 350 that has an illuminance appropriate for the projection distance. The most suitable position of the light-shielding plate 350 at the projection distance is determined from the memory 622 that stores the correlation in advance, the value obtained by the projection distance detector 621 and the relation stored in the memory 622, and the current position. And a light-shielding plate comprising a motor, a gear, and the like that actually operates the light-shielding plate 350 based on the position and amount of movement determined by the computing unit 623. A drive control unit 650 is provided.
Here, the memory 622 stores the settable projection distance and the position of the light shielding plate 350 that determines the amount of light incident on the polarization separation film 366 that optimizes the illuminance of the projection screen at the distance, in correlation with each other. The calculation unit 623 determines the position of the light shielding plate 350 corresponding to the projection distance obtained by the projection distance detector 621 as the optimum position.
Further, as described above, the projection distance detector 621 can be used to calculate the projection screen size by combining the detected value with a zoom ratio described later, and the optimum position of the light shielding plate 350 can be determined.
Note that the projection distance detector 621 can be configured using ultrasonic waves or the like as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-95324, for example.
[0026]
(Example 3 of light shielding plate operating device)
FIG. 11 is another configuration diagram of the light shielding plate operating device. This apparatus has a zoom ratio detector 631 that detects the zoom ratio of the projection lens 40 constituting the projector, and a correlation between the settable zoom ratio and the position of the light shielding plate 350 that provides an appropriate illuminance for the zoom ratio. The most suitable position of the light shielding plate 350 in the zoom ratio is determined from the memory 632 storing the relationship in advance, the value obtained by the zoom ratio detector 631 and the relationship stored in the memory 632, and the current position is A calculation unit 633 including a CPU for calculating a movement amount to a position, and a light shielding plate driving control including a motor, a gear, and the like that actually operates the light shielding plate 350 based on the position and the movement amount determined by the calculation unit 633. Part 650.
Here, the memory 632 stores a settable zoom ratio and the position of the light shielding plate 350 that determines the amount of light incident on the polarization separation film 366 that optimizes the illuminance of the projection screen at the zoom ratio. The calculation unit 633 determines the position of the light shielding plate 350 corresponding to the zoom ratio obtained by the zoom ratio detector 631 as the optimum position.
The zoom ratio detector 631 also has a rotation angle sensor (for example, an optical encoder, a potentiometer, etc.) that detects the rotation angle of the zoom ratio adjustment drive shaft, as described in JP-A-11-95324. Rotation (or straight line) of the projection lens 40 using a linear movement amount sensor (such as one that detects the linear movement amount based on a change in resistance value or capacitance) that detects the linear movement amount of the zoom ratio adjusting drive shaft. The amount of movement can be detected and the zoom ratio can be determined.
[0027]
(Example 4 of light shielding plate operating device)
FIG. 12 is another configuration diagram of the light shielding plate operating device. This apparatus includes an illuminance detector 641 that detects the illuminance of a display image on the screen 600 by the projector, a memory 642 that stores appropriate image display illuminance in advance, a value obtained by the illuminance detector 641, and a memory Taking the difference from the appropriate value stored in 622 and reducing the difference, that is, if the detected illuminance is greater than the appropriate value, the amount of incident light on the polarization separation film 366 of the polarization conversion element array 360 is calculated. If the detected illuminance is smaller than the appropriate value so as to decrease, the value obtained by the illuminance detector 641 and the memory 642 while moving the light shielding plate 350 so as to increase the amount of light incident on the polarization separation film 366. The calculation unit 643 including a CPU that outputs a signal for stopping the light shielding plate 350 when the difference from the appropriate value stored in the range falls within a predetermined range, and the calculation unit 643 Motor for actually operating the light shielding plate 350 in response to the output signal, formed by blackout plate controller 650 consisting of a gear.
Note that the illuminance detector 641 can be configured using an optical sensor or the like as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-235501.
[0028]
In Examples 1 to 4 of the light shielding plate operating devices described above, a variable aperture light shielding plate 450 shown in FIG. 13 may be used instead of the light shielding plate 350. Similar to the light shielding plate 350, the light shielding plate 450 is formed by alternately forming light reflecting portions 451 that block light and openings 452 (or transparent portions) that allow light to pass through. Further, a movable light reflecting lid 453 for adjusting the opening amount of the opening 452 is attached to the light reflecting portion 451 so as to be swingable (or rotatable). The movable light reflecting lid 453 is supported by an elastic support member 454 such as a spring, and is normally at a position where the opening 452 is fully opened. However, a rotational force A acts on a rotating shaft 455 integral with the movable light reflecting lid 453. Then, the movable light reflecting lid 453 swings along the arrow B in accordance with the rotational force to change the opening amount of the opening 452 to adjust the amount of light incident on the polarization separation film 366. Therefore, the swing (or rotation) of the movable light reflecting lid 453 in the light shielding plate 450 corresponds to the movement of the light shielding plate 350.
Further, in the light shielding plate 450, instead of swinging (or rotating) the movable light reflecting lid 453, it is possible to easily adjust the opening amount of the opening 452 by sliding left and right.
[0029]
Such light shielding plates 350 and 450 can be made using a sheet metal having an opening in the light passage portion or a light transmissive plate material in which a reflection film is deposited on the light shielding portion. In particular, when made of a metal material such as aluminum having a high light reflectivity (preferably a reflectivity of 80% or more), it is excellent in heat resistance and can be used for a long time under high luminance.
[0030]
Next, the operation of the projector configured as described above will be described.
As shown in FIG. 2, the unpolarized light emitted from the light source 200 is divided into a plurality of partial light beams 202 by a plurality of small lenses 321 of the first lens array 320 constituting the integrator optical system 300, and the second lens array. A plurality of small lenses 341 collect light in the vicinity of the polarization separation film 366 of the two polarization conversion element arrays 361 and 362, and the amount of light directed to the vicinity of the polarization separation film 366 is adjusted according to the position of the light shielding plate 350. . Thus, the plurality of partial light beams incident on the two polarization conversion element arrays 361 and 362 are converted into one type of linearly polarized light and emitted as described above. A plurality of partial light beams emitted from the two polarization conversion element arrays 361 and 362 are superimposed on liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B, which will be described later, by a superimposing lens 370.
[0031]
In FIG. 1, a color light separation optical system 380 includes first and second dichroic mirrors 382 and 386 and has a function of separating light emitted from the illumination optical system into red, green, and blue color light. is doing. The first dichroic mirror 382 transmits the red light component of the light emitted from the superimposing lens 370 and reflects the blue light component and the green light component. The red light transmitted through the first dichroic mirror 382 is reflected by the reflection mirror 384, passes through the field lens 400, and reaches the liquid crystal panel 410R for red light. The field lens 400 converts each partial light beam emitted from the superimposing lens 370 into a light beam parallel to the central axis (principal ray). The field lenses 402 and 404 provided in front of the other liquid crystal panels 410G and 410B operate in the same manner.
[0032]
Further, of the blue light and green light reflected by the first dichroic mirror 382, the green light is reflected by the second dichroic mirror 386 and reaches the green light liquid crystal panel 410 </ b> G through the field lens 402. On the other hand, the blue light passes through the second dichroic mirror 386, passes through the relay optical system 390, that is, the incident side lens 392, the reflection mirror 394, the relay lens 396, and the reflection mirror 398, and further passes through the field lens 404. The light reaches the light liquid crystal panel 410B. The reason why the relay optical system 390 is used for blue light is that the optical path length of the blue light is longer than the optical path lengths of the other color lights, thereby preventing a decrease in light use efficiency due to light diffusion or the like. It is to do. That is, this is to transmit the partial light beam incident on the incident side lens 392 to the field lens 404 as it is.
[0033]
The three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B have a function as an electro-optical device that modulates incident light according to given image information (image signal). Thereby, each color light incident on the three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B is modulated according to the given image information to form an image of each color light. A polarizing plate (not shown) is provided on the light incident surface side and the light emitting surface side of the three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B. The liquid crystal panel and the polarizing plate are collectively referred to as a liquid crystal light valve. .
[0034]
The three colors of modulated light emitted from the three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B are incident on the cross dichroic prism 420. The cross dichroic prism 420 has a function as a color light combining optical system that forms a color image by combining three colors of modulated light. In the cross dichroic prism 420, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in an approximately X shape at the interface of four right-angle prisms. These dielectric multilayer films combine three colors of modulated light to form combined light for projecting a color image. The combined light generated by the cross dichroic prism 420 is emitted in the direction of the projection lens 40. The projection lens 40 has a function of projecting the combined light on the projection screen, and displays a color image on the projection screen.
[0035]
In the projector of the present embodiment as described above, an image can be displayed on the projection screen with an appropriate illuminance that is easy for the viewer to see according to the projection image size, the projection distance, the zoom ratio of the projection lens, or the projection illuminance. It becomes possible.
[0036]
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a projection display device using a transmissive liquid crystal panel has been described. However, the present invention is applicable to a projection display device using a reflective liquid crystal panel. Can also be applied. Further, as will be described later, the electro-optical device is not limited to a liquid crystal panel. Here, “transmission type” means that the electro-optical device such as a liquid crystal panel transmits light, and “reflection type” means that the electro-optical device such as a liquid crystal panel reflects light. Means type. In a projection display device employing a reflective electro-optical device, a dichroic prism is used as a color light separating means for separating light into three colors of red, green, and blue, and modulated three-color light. May also be used as color light combining means for combining and emitting in the same direction.
[0037]
The electro-optical device for light modulation is not limited to a liquid crystal light valve using a liquid crystal panel, and may be a device using a micromirror, for example.
Also, the prism that is a color light combining optical system is not limited to a dichroic prism in which two types of color selection surfaces are formed along the adhesion surface of four triangular prisms, but a dichroic prism with a single color selection surface, or a polarization It may be a beam splitter. In addition, the prism may be such that a light selection surface is disposed in a substantially hexahedral light-transmitting box and the liquid is filled therewith.
[0038]
Further, as the projection display device, there are a front projection display device that performs projection from the direction in which the projection image is observed and a rear projection display device that performs projection from the side opposite to the direction in which the projection image is observed. The configurations described in the above embodiments can be applied to any of them.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when a small image is projected using a projector designed to project an image with a large and high brightness, the illuminance is set to an appropriate illuminance without causing the illuminance to be excessively bright. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an optical system of a projector according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an illumination optical system constituting the optical system of FIG.
FIGS. 3A and 3B are a front view and a side view of a first lens array constituting an illumination optical system. FIGS.
FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of a polarization conversion element array.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an operation of a polarization conversion element array.
FIG. 6 is a front view showing an example of a light shielding plate that adjusts the amount of light incident on a polarization separation film.
7 is an explanatory view showing a driving mechanism of the light shielding plate of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the operation of the light shielding plate of FIG. 6;
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a light shielding plate operating device.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a light shielding plate operating device.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a light shielding plate operating device.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a light shielding plate operating device.
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating another example of a light-shielding plate driving mechanism.
FIG. 14 is a perspective view showing an external appearance of a general projector.
FIG. 15 is a configuration diagram showing an optical system of a known projector.
[Explanation of symbols]
320 First lens array
340 Second lens array
350 Shading plate
351 Light reflection part of light shielding plate
352 Opening of shading plate
353 Guide
360, 361, 362 polarization conversion element array
366 Polarized light separation membrane
367 Reflective film
370 Superimposing lens
410R, 410G, 410B LCD panel
430 spur gear
450 Shading plate
451 Light reflection part of light shielding plate
452 Opening of shading plate
453 Movable light reflective lid
600 screens
611 Projection screen size input means
621 Projection distance detector
631 Zoom ratio detector
641 Illuminance detector
650 Shading plate drive controller

Claims (7)

光源と、該光源から発せられた光を複数の部分光束に分割するための複数のレンズからなる光束分割要素と、複数の偏光分離膜および反射膜を有し部分光束の偏光方向を調整する偏光変換素子アレイとを備え、
前記光束分割要素と前記偏光変換素子アレイとの間に前記偏光分離膜への入射光量を調節する遮光材を配置し、
前記遮光材は、光を遮る光反射部と光を通過させる開口部とが交互に複数形成されており、前記複数の光反射部にそれぞれ回転可能に取り付けられた可動光反射蓋が、対応する各開口部のそれぞれの開口量を調整するよう揺動するものであり、
前記入射光量を投写情報に応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
Polarized light having a light source, a light beam splitting element composed of a plurality of lenses for splitting light emitted from the light source into a plurality of partial light beams, a plurality of polarization separation films and a reflective film, and adjusting the polarization direction of the partial light beams A conversion element array,
A light shielding material for adjusting the amount of light incident on the polarization separation film is disposed between the light beam splitting element and the polarization conversion element array,
The light shielding member includes a plurality of light reflecting portions that block light and openings that allow light to pass through alternately. A movable light reflecting lid that is rotatably attached to each of the light reflecting portions corresponds to the light shielding portion. It swings to adjust the opening amount of each opening,
A projector comprising: a light shielding material operating means for operating the movable light reflecting lid so as to adjust the incident light amount according to projection information.
前記入射光量を投写画像のサイズに応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, further comprising a light shielding material operating unit that operates the movable light reflecting lid so as to adjust the amount of incident light according to a size of a projected image. 画像が投写される投写面までの投写距離を検出する投写距離検出器を備え、
前記入射光量を前記投写距離検出器で検出された投写距離に応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
A projection distance detector that detects the projection distance to the projection surface on which the image is projected,
The projector according to claim 1, further comprising: a light shielding material operating unit that operates the movable light reflecting lid so as to adjust the amount of incident light in accordance with a projection distance detected by the projection distance detector.
ズーム機能を有する投写レンズのズーム比を検出するズーム比検出器を備え、
前記入射光量を前記ズーム比検出器で検出されたズーム比に応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
A zoom ratio detector for detecting the zoom ratio of a projection lens having a zoom function,
The projector according to claim 1, further comprising: a light shielding material operating unit that operates the movable light reflecting lid so that the incident light amount is adjusted according to a zoom ratio detected by the zoom ratio detector.
前記ズーム比検出器を、ズーム比調整用駆動軸の回転角を検出する回転角センサとすることを特徴とする請求項4記載のプロジェクタ。  5. The projector according to claim 4, wherein the zoom ratio detector is a rotation angle sensor that detects a rotation angle of a zoom ratio adjusting drive shaft. 前記ズーム比検出器を、ズーム比調整用駆動軸の直線移動量を検出する直線移動量センサとすることを特徴とする請求項4記載のプロジェクタ。  5. The projector according to claim 4, wherein the zoom ratio detector is a linear movement amount sensor that detects a linear movement amount of a zoom ratio adjusting drive shaft. 画像が投写された投写画面上の照度を検出する照度検出器を備え、
前記入射光量を前記照度検出器で検出された照度に応じて調節するように前記可動光反射蓋を動作させる遮光材動作手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
An illuminance detector that detects the illuminance on the projection screen on which the image is projected,
The projector according to claim 1, further comprising a light shielding material operating unit that operates the movable light reflecting lid so that the incident light amount is adjusted according to the illuminance detected by the illuminance detector.
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