JP4466035B2 - 照明装置およびプロジェクタ - Google Patents
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Description
しかしながら、LEDは効率においてUHPの1/2から1/3程度であり、プロジェクタの光源としては十分な光量を照射することは難しい。とりわけ、緑色(G)の色光を出射するLEDは出射できる光量が少なく、G色光の光量不足を補うためのさまざまな技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照。)。
また、構成要素が異なる波長の色光を出射する光源および波長合成手段のみであるので、照明装置の小型化、軽量化を図るのに好適である。
この構成によれば、波長合成手段内に上述したように色光選択膜を形成したことにより、波長合成手段の光出射面以外の面を光入射面とすることができる。そのため、少なくとも4つの異なる色光、最大で5つの異なる色光を重ね合わせて出射させることができ、出射できる光の光量を増やすことができる。
この構成によれば、例えばカラーフィルタなどの色光変換手段を用いないので、プロジェクタの構成要素を削減することができ、プロジェクタの小型化、軽量化を図ることができるとともに、明るいカラー画像を投射することができる。
この構成によれば、例えば光変調手段が、交番発光する各色光に対応して、画像の切替周波数よりも早い周期で各色光を変調する必要がなく、画像の表示が容易となる。また、照明装置の構成要素が少ないため、プロジェクタの小型化、軽量化を図ることができるとともに、明るいカラー画像を投射することができる。
以下、本発明における第1の実施の形態について図1から図5を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略平面図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施の形態のプロジェクタ1は単板式の液晶プロジェクタであり、図1に示すように、照明装置10と、照明装置10から出射された白色光をR、G、Bの各色光に変換するカラーフィルタ20と、変換された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調手段)30と、変調された各色光を投射する投射レンズ(投射手段)35と、から概略構成されている。
クロスダイクロイックプリズム12は、図2に示すように、略直方体形状に形成されている。クロスダイクロイックプリズム12の各面は、白色光を出射する光出射面13と、光出射面13に対向する色光G1の光入射面13g1と、光出射面13および光入射面13g1と隣接する色光G2の光入射面13g2と、光出射面13および光入射面13g1と隣接する色光Rの光入射面13rと、光入射面13rに対向する色光Bの光入射面13bと、を形成している。
クロスダイクロイックプリズム12の内部には、図3(a)に示すような、色光G1より長い波長を有する色光を反射し、色光G1以下の波長を有する色光を透過するR反射ダイクロイック膜(色光選択膜)14rと、図3(b)に示すような、色光G2よりも短い波長を有する色光を反射し、色光G2以上の波長を有する色光を透過するB反射ダイクロイック膜(色光選択膜)14bと、図3(c)に示すような、色光G1以上の波長を有する色光および色光B以下の波長を有する色光を透過し、色光G2と略同等の波長を有する色光を反射するG反射ダイクロイック膜(色光選択膜)14gとが形成されている。
G反射ダイクロイック膜14gは、光入射面13bと直交するとともに、その交線が光入射面13bの対角線であって、光出射面13に向かって光入射面13g2から離れる対角線となるように配置されている。
液晶ライトバルブ30には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。液晶ライトバルブ30の画素は、それぞれR、G、Bの色光に対応した画素の組からなり、各色光を変調することにより所定の中間色を表現することができる。
図4は、各色光の重ね合わせを示す概略平面図である。図5は、各色光の重ね合わせを示す概略側面図である。
光源11R、11G1、11G2、11Bから連続的に出射された各色光R、G1、G2、Bは、図4および図5に示すように、それぞれクロスダイクロイックプリズム12の光入射面13r、13g1、13g2、13bに入射される。
クロスダイクロイックプリズム12に入射した色光Rは、R反射ダイクロイック膜14rに反射され、その他の反射ダイクロイック膜14g、14bは透過して光出射面13から出射される。色光G1は、全ての反射ダイクロイック膜14r、14g、14bを透過して光出射面13から出射される。色光G2は、G反射ダイクロイック膜14gに反射され、その他の反射ダイクロイック膜14r、14bは透過して光出射面13から出射される。光入射面13bに入射した色光Bは、B反射ダイクロイック膜14bに反射され、R反射ダイクロイック膜14rを透過して光出射面13から出射される。
そのため、色光Gのエテンデュを増大させることなく略2倍の光量を出射させることができる。
さらに、単板式のプロジェクタ1に照明装置10を用いることで、プロジェクタ1の小型化、軽量化を図ることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図6を参照して説明する。
本実施の形態のプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、照明装置および液晶ライトバルブの駆動方法およびカラーフィルタの有無が異なっている。よって、本実施の形態においては、図6を用いて照明装置および液晶ライトバルブ周辺のみを説明し、投射レンズ等の説明を省略する。
図6は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略平面図である。
本実施の形態のプロジェクタ2は単板式の液晶プロジェクタであり、図6に示すように、各色光R、G1、G2、Bを交番出射する照明装置10´と、出射された各色光に応じて色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調手段)30´と、変調された各色光を投射する投射レンズ35と、から概略構成されている。
液晶ライトバルブ30´には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。液晶ライトバルブ30の画素は、照明装置10´から交番出射される各色光に対応して変調することができる。
照明装置10´の光源11R´、11G1´、11G2´、11B′は、交番に発光して、各色光R、G1、G2、Bが出射され、光入射面13r、13g1、13g2、13bに入射される。このとき、光源11G1´、11G2´については同時に発光して色光G1、G2は同時に出射される。
クロスダイクロイックプリズム12に入射された各色光R、G1、G2、Bは、各反射ダイクロイック膜14r、14g、14bを反射、透過されて光出射面13から交番に出射される。
色光G1、G2は同時にクロスダイクロイックプリズム12に入射され、光出射面13から重ね合わされて色光Gとして出射される。
クロスダイクロイックプリズム12から交番にされた色光R、G、Bは、液晶ライトバルブ30´に入射される。液晶ライトバルブ30´は、交番に入射される色光R、G、Bに応じて各色光を変調し、変調された各色光は投射レンズ35によってスクリーン40に投射される。
次に、本発明の第3の実施形態について図7を参照して説明する。
本実施の形態におけるプロジェクタの基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、液晶ライトバルブの数および配置位置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図7を用いて液晶ライトバルブ周辺のみを説明し、投射レンズ等の説明を省略する。
図7は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略平面図である。
本実施の形態のプロジェクタ3は3板式の液晶プロジェクタであり、図7に示すように、光源11R、11G1、11G2、11Bから出射された各色光R、G1、G2、Bをそれぞれ変調する透過型の液晶ライトバルブ(光変調手段)31R、31G1、31G2、31Bを備えている。
また、液晶ライトバルブ31R、31G1、31G2、31Bには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
図8は、各色光の重ね合わせを示す概略平面図である。図9は、各色光の重ね合わせを示す概略側面図である。
光源11R、11G1、11G2、11Bから連続的に出射された各色光R、G1、G2、Bは、図4および図5に示すように、それぞれ液晶ライトバルブ31R、31G1、31G2、31Bに入射する。液晶ライトバルブ31R、31G1、31G2、31Bに入射した各色光は、画像信号に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム12の光入射面13r、13g1、13g2、13bに入射される。
クロスダイクロイックプリズム12に入射した色光Rは、R反射ダイクロイック膜14rに反射され光出射面13から出射される。色光G1は、全ての反射ダイクロイック膜14r、14g、14bを透過して光出射面13から出射される。色光G2は、G反射ダイクロイック膜14gに反射され光出射面13から出射される。光入射面13bに入射した色光Bは、B反射ダイクロイック膜14bに反射され光出射面13から出射される。
例えば、上記の実施の形態においては、光源にLEDチップをアレイ状に配置した構成に適応して説明したが、LEDチップをアレイ状に配置した構成に限られることなく、1つのLEDを用いる構成など、その他各種の構成に適応することができるものである。
Claims (5)
- 異なる波長の第1の色光、第2の色光、第3の色光、第4の色光を出射する複数の光源と、
入射した2つの異なる波長の色光を選択的に透過、反射する色光選択膜を複数有し、透過された色光と反射された色光とが同一方向に出射される波長合成手段と、
を備えた照明装置であって、
前記波長合成手段が、異なる波長の色光が入射する少なくとも4面の光入射面と、前記光入射面に入射する色光が同一方向に出射される光出射面と、を有する略立方体形状に形成され、
前記光源が、前記光入射面にそれぞれ異なる波長の色光が入射するように配置されており、
前記波長合成手段内には、前記光出射面に隣接し互いに向かい合う一対の面と略直交するとともに、前記一対の面との交線が前記一対の面の各々の略対角線となるように第1色光選択膜および第2色光選択膜が形成され、
さらに、前記光出射面および前記一対の面に隣接する面と略直交するとともに、前記隣接する面との交線が前記隣接する面の略対角線となるように第3色光選択膜が形成されており、
前記第1色光選択膜は、前記第1の色光を反射して、該第1の色光よりも短い波長を有する色光を透過し、
前記第2色光選択膜は、前記第1の色光より短い波長の第2の色光を反射して、前記第2の色光よりも長い波長を有する色光を透過し、
前記第3色光選択膜は、前記第1の色光よりも短く前記第2の色光よりも長い波長を有する前記第3の色光と前記第4の色光のうち、前記第3の色光を反射して、前記第3の色光よりも短い波長を有する色光および前記第4の色光以上の波長を有する色光を透過することを特徴とする照明装置。 - 照明装置と、該照明装置からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、
前記照明装置が請求項1に記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクタ。 - 前記照明装置の前記光源が、異なる色光を出射する光源ごとに交番発光し、
前記光変調手段が、出射された色光に対応した変調を行うことを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記照明装置の全ての前記光源が連続発光し、
前記光変調手段には、カラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。 - 請求項1に記載の照明装置と、該照明装置の前記光源から出射される色光をそれぞれ変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された色光を投射する投射手段と、を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
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