JP4166170B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタの利用の仕方として、パーソナルコンピュータから出力された映像信号を受け取って映像投写することが行われる。すなわち、プレゼンテーションを行う者がパーソナルコンピュータを操作して参加者に見せたい映像をパーソナルコンピュータのディスプレイに表示させると、その映像と同じ映像が液晶プロジェクタによってスクリーン上に拡大投写され、参加者全員が当該映像を見ることができる。一方、プレゼンテーションを行う者にとっては、操作途中に現れる映像が参加者に見られるのを望まない場合があり、このような要求に対応するため、映像投写を一時的に停止させる投写遮断機構を搭載する液晶プロジェクタが提案されている。従来の投写遮断機構は、例えば液晶表示パネルを経た光を投写レンズ入射前の段階で遮断するように遮光板を光路上に挿入させる機構から成っている。なお、コントラスト向上のために光源の光出射側にシャッタを備える液晶プロジェクタがある（特許文献１参照）。
特開２００２−３６５６０７号公報

しかしながら、上記の投写レンズ入射前の段階で遮断する従来構造では、投写遮断中も液晶表示パネルには照明光が入射することになる。液晶表示パネルは光入射を受けて温度上昇するものであり、過度な温度上昇は液晶層や偏光板などの信頼性を低下させるため、投写を停止するときには液晶表示パネルへの光入射を停止することが望まれる。また、例えば、パーソナルコンピュータの画面投写モードと映画等の動画投写モードとの二つを用意し、これら二つのモードにおいて液晶表示パネルへの入射光量を可変とするなど、複数段階の光量設定が容易に行える機構が求められる。

この発明は、上記の事情に鑑み、映像投写を一時的に停止する場合にライトバルブへの光入射を阻止することができ、また、複数段階の光量設定が容易に行える投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の投写型映像表示装置は、光源から出射された光をライトバルブにて光変調して映像投写する投写型映像表示装置において、光源の光出射側に設けられた一対のフライアイレンズから成るインテグレータレンズと、前記一対のフライアイレンズ間で、且つ、フライアイレンズの個々のレンズ対の境界の、個々のレンズ対の各有効光路から外れた位置に配置された複数の遮光板と、前記複数の遮光板を回動させて前記有効光路を遮断する回動駆動部とを備え、前記遮光板による遮光は、光源の周辺側光だけを遮光する状態、または、ライトバルブへの光入射を阻止する状態の何れかを選択できるように構成されていることを特徴とする。

上記の構成であれば、一対のフライアイレンズ間で照明光の遮断が行われることになるから、映像投写を一時的に停止する場合にライトバルブへの光入射を阻止することができると共に、例えばフライアイレンズのレンズ数に応じた複数段階の光量設定も可能となる。

各遮光板は前記フライアイレンズの幅又は高さに対応した長さに形成され、フライアイレンズの縦一列又は横一列のレンズ群に対応した有効光路が遮断されるように構成されていてもよい。かかる構成においては、例えば、各遮光板を個別に回動させることとすれば、フライアイレンズの列数或いは行数に応じた複数段階の光量設定が可能となる。また、グループ単位で遮光板を回動させれば、グループ数に応じた複数段階の光量設定が可能になると共に、グループ化によって回動駆動部の簡素化が図りやすくなる。

各遮光板は二以上に分割され且つ全体で前記フライアイレンズの幅又は高さに対応した長さに形成され、前記分割遮光板の全体にてフライアイレンズの縦一列又は横一列のレンズ群に対応した有効光路が遮断され、前記分割遮光板の一部にてフライアイレンズの縦一列又は横一列のうちの所定のレンズ群に対応した有効光路が遮断されるように構成されていてもよい。かかる構成においては、例えば、各分割遮光板の対応する分割部同士を一グループ化して回動させることで、回動駆動部の簡素化を図りつつ、複数段階の光量設定を行うことができる。

前記分割された遮光板は互いに異なる回動軸によって回動するように構成されていてもよい。また、前記分割された遮光板は単一の回動軸に固着されて一体回転する一体回転部と前記単一の回動軸に遊嵌されて回動する独立回転部とから成っていてもよい。また、同一遮光板を構成する分割遮光板は互いの一部が重なるように配置されているのがよい。

また、これらの投写型映像表示装置において、前記遮光板の回動によってその両隣の有効光路が遮断されるように構成されていてもよい。かかる構成であれば部品点数を少なくできる。

また、これらの投写型映像表示装置において、前記複数の遮光板のうちの幾つかの遮光板が回動されるか又は、遮光板の一部が回動されることで、光源の周囲側光の全部又は一部が遮光される状態が形成される構成とするのがよい。光源の周囲側光を遮光することで、投写映像のコントラスト向上が図れる。高コントラストを要求する操作がユーザによってなされたときに、光源の周囲側光の全部又は一部が遮光される状態が形成されるようになっていてもよい。

また、これらの投写型映像表示装置において、アクチュエータにて遮光板が回動されるように構成されていてもよい。

以上説明したように、この発明によれば、映像投写を一時的に停止する場合にライトバルブへの光入射を阻止することができる。また、照明光量の複数段階設定が容易に行える。また、光源の周囲側光だけが遮光される状態を形成して高コントラストを実現できるという効果を奏する。

以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図１乃至図８に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の４灯３板式液晶プロジェクタを示した図である。照明装置１は、４つの光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、光源１ａ，１ｂ間に配置されたミラー２と、光源１ｃ，１ｄ間に配置されたミラー３とから成る。各光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のフライアイレンズ４ａ・４ｂから構成されており、個々のレンズ対が照明装置１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっており、照明装置１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜５ａと位相差板（１／２λ板）５ｂとを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜５ａは、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜５ａにて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜５ａを透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板５ｂによってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、凹レンズ８を経て反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。反射ミラー９にて反射された赤色光はレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、凹レンズ１１を経て第２ダイクロイックミラー１２に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１２は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１２にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１３を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１２を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１４、全反射ミラー１５、リレーレンズ１６、反射ミラー１７、及びリレーレンズ１８を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えて成る。

液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１８によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１９によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投写表示される。

シャッタ装置２１は、図２及び図３に示しているように、複数のシャッタ部２２から成り、各シャッタ部２２は偏光変換装置５側に位置するフライアイレンズ４ｂの近傍であって有効照明光の通過を阻害しない位置に設けられている。各シャッタ部２２は第１シャッタ部２２Ａ又は第２シャッタ部２２Ｂとして構成される。第１シャッタ部２２Ａは、図４及び図５に示すように、フライアイレンズの上１／３領域と下１／３領域を遮断するように構成され、第２シャッタ部２２Ｂはフライアイレンズの中１／３領域を遮断するように構成される。

各シャッタ部２２は、縦方向に配置された軸２２ａと当該軸２２ａに固着された遮光板２２ｂとから成る。第１シャッタ部２２Ａにおいては、遮光板２２ｂはフライアイレンズの上１／３領域と下１／３領域とに対応して位置し、第２シャッタ部２２Ｂにおいては、遮光板２２ｂはフライアイレンズの中１／３領域に対応して位置する。遮光板２２ｂは受けた光を吸収するように黒色の光吸収体を樹脂や金属の部材に塗布して成る。軸２２ａを略９０°回動させることで、照明光の遮断状態と通過状態とを切り替えることができる。また、第１シャッタ部２２Ａ及び第２シャッタ部２２Ｂが共に遮光状態となるとき、これらの上下端の短辺部が互いに重なり、光漏れが防止される（図５（ｂ）参照）。また、左右に隣り合う遮光板２２ｂ同士は遮光状態で互いの左右縁が重なり合うようになっており、光漏れが防止される（図５（ａ）参照）。

軸２２ａは、図６に示すように、駆動機構２３によって回動される。駆動機構２３は、軸２２ａに連結されたリンク部（折曲部）２３ａとシャッタ部２２…の並びの方向と同方向に長く形成された板部材２３ｂと、当該板部材２３ｂに形成された係止長穴２３ｃとから成る。係止長穴２３ｃには前記リンク部２３ａの係止突起部（軸２２ａに対して偏心した位置に存在する）が係合される。板部材２３ｂをその長手方向に移動させることで、軸２２ａを略９０°回動させることができる。板部材２３ｂを移動させるための駆動力は、手操作或いは電磁ソレノイドなどのアクチュエータによって付与すればよい。

上記構成であれば、一対のフライアイレンズ４ａ・４ｂ間で照明光の遮断が行われることになるから、映像投写を一時的に停止する場合に液晶ライトバルブ３１，３２，３３への光入射を阻止することができる。更に、パーソナルコンピュータの画面投写モードや映画等の動画投写モード等、複数のモードを用意し、これら複数のモードにおいてライトバルブへの入射光量を段階可変とすることにも容易に対応できる。ここで、光源１の周囲側光の平行度は低いため、コントラストを低下させる要因となる。第１シャッタ部２２Ａのみが遮光状態を形成するとき、光源１の周囲側光だけが遮光される状態（中心部光は活用される状態）となり、高コントラストを実現し、映画等の投写モードにおいて好適となる。すなわち、例えば「映画モード」といったボタンがユーザによって操作された場合に光量を幾分低下させる処理を行うのであれば、光源中心側の光を遮光する（或いは、光源中心側の光を含んでしまうような遮光を行う）のではなく、光源周囲側光だけを遮光することとするのがよい。また、光量調整として遮光を行うのではなく、高コントラストを要求する操作（例えば、図示しないリモートコントローラや筐体表面の操作パネルに設けられた「高コントラストボタン」の押下等）がユーザによってなされたときに、第１シャッタ部２２Ａのみを遮光状態にし、光源の周囲側光だけが遮光される状態を形成することとしてもよい。

図７には、シャッタ装置２４を示している。このシャッタ装置２４は、複数のシャッタ部２５から成り、各シャッタ部２５は偏光変換装置５側に位置するフライアイレンズ４ｂの近傍であって有効光路を阻害しない位置に設けられている。各シャッタ部２５は第１シャッタ部２５Ａ又は第２シャッタ部２５Ｂとして構成される。第１シャッタ部２５Ａは、例えば、フライアイレンズの上１／３領域と下１／３領域を遮断するように構成され、第２シャッタ部２５Ｂはフライアイレンズの中１／３領域を遮断するように構成される。

第１シャッタ部２５Ａは縦配置の軸２５ａに固着された遮光板２５ｂから成り、第２シャッタ部２５Ｂは軸２５ａに遊嵌された遮光板２５ｂ′から成る。そして、軸２５ａには駆動機構２３のリンク部２３ａが連結される。一方、遮光板２５ｂ′には軸２５ａから遠ざかる方向に突出し且つ上方向に延びる（フライアイレンズ４ｂの上端よりも上側に臨む）突起部が形成されており、この突起部に第２のリンク部２３ｄが連結されている。このような構造のシャッタ装置２４であれば、軸の共用化によって部品点数を削減や配置の省スペース化が図れる。

図８には、シャッタ装置２６を示している。このシャッタ装置２６は、複数のシャッタ部２７から成り、各シャッタ部２７は偏光変換装置５側に位置するフライアイレンズ４ｂの近傍であって有効照明光の通過を阻害しない位置に設けられている。各シャッタ部２７は軸２７ａと遮光板２７ｂとから成る。遮光板２７ｂは両隣の有効照明光を遮断できる幅を有しており、その中心部に前記軸２７ａを位置させている。このような構造のシャッタ装置２６であれば、シャッタ部２７の個数を前述した構成の半分にすることができる。勿論、このような構造のシャッタ装置２６においても、各シャッタ部２７を互いに独立した第１シャッタ部と第２シャッタ部とから成る分割構成を採用できる。

遮光板の分割構成として、インテグレータレンズ４の上下縁側の遮光と全体遮光とを行う構成を示したが、これに限らず、上縁側遮光、下縁側遮光、右縁側遮光、左縁側遮光、左右縁側遮光、或いは角部遮光の少なくとも一つが任意に行える構成としてもよく、また、二段階（一部遮光と全部遮光）に限らず、一部遮光の状態を複数設定して三段階以上の多段階遮光を行うようにしてもよいものである。

また、遮光板を分割しない構成を採用してもよいものである。例えば、各遮光板をフライアイレンズの幅又は高さに対応した長さに形成し、フライアイレンズの縦一列又は横一列のレンズ群に対応した有効光路が遮断されるように構成する。各遮光板を個別に回動させることとすれば、フライアイレンズの列数或いは行数に応じた複数段階の光量設定が可能となる。

また、光源１の周囲側に位置している遮光板から段階的に遮光状態を形成していくことで、映像コントラストと光量を段階的に変化させることができる。

また、グループ単位で遮光板を回動させれば、グループ数に応じた複数段階の光量設定が可能になると共に、グループ化によって回動駆動部の簡素化が図りやすくなる。更に、フライアイレンズの一つのレンズについて一つの遮光板を配置することも可能であり、かかる場合には、レンズ数に応じた複数段階の光量設定が可能となる。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタを示した構成図である。 シャッタ装置の配置箇所の拡大図であって、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 シャッタ装置の配置箇所を更に拡大した平面図である。 シャッタ装置の配置箇所の拡大図であって、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 シャッタ装置の配置箇所の拡大図であって、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 シャッタ駆動機構の平面図である。 他の構成のシャッタ装置の配置箇所を拡大して示した平面図である。 他の構成のシャッタ装置の配置箇所を拡大して示した平面図である。

符号の説明

１ 照明装置
４ インテグレータレンズ
４ａ・４ｂ レンズ群（フライアイレンズ）
５ 偏光変換装置
２１ シャッタ装置
２４ シャッタ装置
２６ シャッタ装置
３１，３２，３３ 液晶ライトバルブ

Claims (10)

1. 光源から出射された光をライトバルブにて光変調して映像投写する投写型映像表示装置において、光源の光出射側に設けられた一対のフライアイレンズから成るインテグレータレンズと、前記一対のフライアイレンズ間で、且つ、フライアイレンズの個々のレンズ対の境界の、個々のレンズ対の各有効光路から外れた位置に配置された複数の遮光板と、前記複数の遮光板を回動させて前記有効光路を遮断する回動駆動部とを備え、前記遮光板による遮光は、光源の周辺側光だけを遮光する状態、または、ライトバルブへの光入射を阻止する状態の何れかを選択できるように構成されていることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、各遮光板は前記フライアイレンズの幅又は高さに対応した長さに形成され、フライアイレンズの縦一列又は横一列のレンズ群に対応した有効光路が遮断されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、各遮光板は二以上に分割され且つ全体で前記フライアイレンズの幅又は高さに対応した長さに形成され、前記分割遮光板の全体にてフライアイレンズの縦一列又は横一列のレンズ群に対応した有効光路が遮断され、前記分割遮光板の一部にてフライアイレンズの縦一列又は横一列のうちの所定のレンズ群に対応した有効光路が遮断されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
4. 請求項３に記載の投写型映像表示装置において、前記分割された遮光板は互いに異なる回動軸によって回動するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
5. 請求項３に記載の投写型映像表示装置において、前記分割された遮光板は単一の回動軸に固着されて一体回転する一体回転部と前記単一の回動軸に遊嵌されて回動する独立回転部とから成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、同一遮光板を構成する分割遮光板は互いの一部が重なるように配置されていることを特徴とする投写型映像表示装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記遮光板の回動によってその両隣の有効光路が遮断されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記複数の遮光板のうちの幾つかの遮光板が回動されるか又は、遮光板の一部が回動されることで、光源の周囲側光の全部又は一部が遮光される状態が形成されることを特徴とする投写型映像表示装置。
9. 請求項８に記載の投写型映像表示装置において、高コントラストを要求する操作がユーザによってなされたときに、光源の周囲側光の全部又は一部が遮光される状態が形成されることを特徴とする投写型映像表示装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、アクチュエータにて遮光板が回動されることを特徴とする投写型映像表示装置。

Images