JP5104338B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
このプロジェクタとしては、3つの光変調装置を用いて光学像を形成する三板式のものが知られており、三板式のプロジェクタは、光源と、この光源から射出された光束を赤、緑、青の三色光に分離する色分離光学装置と、分離された色光を、画像情報に応じて色光毎に変調して光学像を形成する3つの光変調装置と、各光変調装置で形成された光学像を合成する色合成光学装置と、色合成光学装置で合成された光学像を投射面上に投射する投写光学装置とを備える。
ところで、近年、投射画像の高解像度化、高輝度化を狙って、6つの光変調装置を用いて光学像を形成するプロジェクタが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような6板式のプロジェクタでは、それぞれの光学系の光変調装置の画素位置を1/2画素ずらして投射画像を合成することにより、投射画像の高解像度化を実現することができる。また、偏光ビームスプリッタにより分離された2種類の直線偏光光束毎に光学像を形成しているため、各光学像を合成することにより、液晶パネル等の光変調装置で吸収される光の量を削減して、光の利用率を高めて高輝度化を実現することができる。
さらに、それぞれの光学系に別々の光源からの光束を供給することにより、投射画像の高輝度化を一層図ることができる。
光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタであって、
前記光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置、及び、前記色分離光学装置で分離された複数の色光を、画像情報に応じて色光毎に変調して光学像を形成する複数の光変調装置を備え、前記色分離光学装置で分離された各色光についてそれぞれ光路が設定された第1光学系及び第2光学系と、
前記第1光学系及び第2光学系のそれぞれで形成された光学像を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された光学像を投射する投射光学系とを備え、
前記第1光学系に設定されたいずれかの色光の光路と、この色光と同じ色光について、前記第2光学系に設定された光路とが異なっていることを特徴とする。
このような本発明によれば、第1光学系に設定されたある色光の光路が、第2光学系に設定される同一の色光の光路と異なっているため、第1光学系の前記色光の光路が長く、光の減衰が大きくなって形成した投射画像に色ムラが生じても、その色光は、第2光学系で異なる光路で光の減衰を少なくして投射画像が形成され、第1光学系及び第2光学系で形成された投射画像を合成することで、投射画像の色ムラを抑えることができる。
前記第1光学系では、いずれか一方の直線偏光光束について光学像を形成し、
前記第2光学系では、いずれか他方の直線偏光光束について光学像を形成するのが好ましい。
この発明によれば、光源から射出された光束が偏光分離光学装置により2種類の直線偏光光束に分離され、それぞれの直線偏光光束が別々の光学系で変調して光学像が形成されるため、偏光方向が揃えられた光束を変調するに際して、偏光板等で吸収される光束の光量を低減することができ、光の減衰を少なくして、投射画像の高輝度化を図ることができる。
前記第1光学系及び前記第2光学系の各色光についてのそれぞれの光路は、各色光を透過又は反射する複数の光学素子を配置して設定され、
前記第1光学系及び前記第2光学系の各色光についてのそれぞれの光路のうち、他の色光の光路よりも少ない光学素子を配置して設定される色光の光路には、ダミー光学素子が配置され、該色光の減衰量が調整されるのが好ましい。
ここで、ダミー光学素子としては、例えば、入射光束の一部を反射し、一部を透過し、入射した光束の光量を減衰するようなものを採用することができ、例えば、光学ガラス等を使用することができる。
この発明によれば、光学素子の少ない光路の色光をダミー光学素子により減衰しているので、光学素子の多い他の光路の色光と同程度に減衰された色光とすることができ、各光学系内の色光に応じた色ムラを同程度にして、投射画像の品質を向上させることができる。
[第1実施形態]
図1には、本発明の実施形態に係るプロジェクタ1が示されており、このプロジェクタ1は、照明光学装置2と、偏光分離光学装置3と、第1光学系4と、第2光学系5と、合成光学系6と、投射光学系7とを備え、図示を略したが、これらの光学素子は、1つの筐体に収納されている。このプロジェクタ1は、照明光学装置2から射出された光束を、第1光学系4、第2光学系5のそれぞれで入力する画像情報に応じて変調して光学像を形成し、合成光学系6にて各光学系4、5で形成された光学像を合成し、投射光学系7により合成された光学像を投射するものである。
光源装置21は、放射状の光線を射出する光源としての光源ランプ211と、当該光源ランプ211から射出された放射光を反射して所定位置に収束させるリフレクタ212とを備えている。このような光源ランプ211としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ及び高圧水銀ランプ等を利用することができる。また、リフレクタ212としては、回転放物面を反射面とする放物面リフレクタや、回転楕円面を反射する楕円面リフレクタを採用することができる。
第2レンズアレイ23は、光路後段に位置する重畳レンズ24とともに、第1レンズアレイ22の各小レンズから射出された像を、後述する第1光学系4を構成する液晶パネル42R、42G、42B、及び、第2光学系5を構成する液晶パネル52R、52G、52Bの画像形成領域に第1レンズアレイ22で分割された複数の部分光束を重畳させる。
色分離光学装置41は、入射したS偏光光束を赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)の三色光に分離する機能を有し、ダイクロイックミラー411、412、及び反射ミラー413、414、415を備える。
反射ミラー413、414、415は、ダイクロイックミラー411、412で分離された各色光R、G、Bを、光変調装置42を構成する液晶パネル42R、42G、42Bに導く光学素子であり、全反射ミラーで構成される。
3つの入射側偏光板421R、421G、421Bは、BK7、石英ガラス等の透明基板上に偏光膜を形成して構成され、偏光分離光学装置3で分離されたS偏光光束を透過する性質を有し、光路途中のダイクロイックミラー411、412等で位相が偏光された光束を吸収する。
液晶パネル42R、42G、42Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、入力される画像情報に応じて液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板421R、421G、421Bから射出された偏光光の偏光方向を変調する。
3つの射出側偏光板422R、422G、422Bは、液晶パネル42R、42G、42Bを介して射出された光束のうち、P偏光光束のみを透過し、その他の光束を吸収する。
色分離光学装置51は、ダイクロイックミラー511、512、及び反射ミラー513、514、515を備えているが、P偏光光束の光路前段に配置されるダイクロイックミラー511は、赤色光(R)を反射し、緑色光(G)及び青色光(B)を透過する誘電体多層膜が透明基板上に形成されており、後段に配置されるダイクロイックミラー512は、緑色光(G)を反射し、青色光(B)を透過する誘電体多層膜が透明基板上に形成されている。
第1光学系4のダミー光学素子44及び第2光学系5のダミー光学素子54は、各光学系4、5における赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)の光路中に配置される光学素子の数を調整して、各色光の光量の減衰を同程度とするために設けられている。
青色光(B)の光路中には、第1光学系4でダイクロイックミラー411、反射ミラー413が配置され、第2光学系5でダイクロイックミラー511、512、反射ミラー514、515が配置され、同様に、青色光(B)は、計6つの光学素子を透過又は反射することとなる。
このようなダミー光学素子44、54を配置しない状態では、緑色光(G)の光路中での減衰が少ないため、投射光学系7から投射される投射画像は、緑色光(G)の光量が多い投射画像となる可能性が高い。
そこで、本実施形態では、緑色光(G)の光路中にダミー光学素子44、54を配置し、緑色光(G)が透過又は反射する光学素子を、他の色光と同じ数となるようにした。
このようなダミー光学素子44、54によれば、赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)が透過又は反射する光学素子の数を同じにすることができるため、光学素子を透過又は反射する際の光量の減衰を同じにすることができ、投射光学系7から投射された投射画像の色光に応じた色ムラを同程度にして、投射画像の品質を向上させることができる。
合成光学系6は、図2に示されるように、第1光学系4の画素P1に対して、第2光学系5の画素P2を、左右方向に1/2画素、上下方向に1/2画素ずらして各光学系4、5の光学像を合成する。
投射光学系7は、図1では図示を略したが、鏡筒内に複数のレンズが光軸を合わせて配列された組レンズから構成され、合成光学系6で合成された光学像を投射面上に投射する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述した第1実施形態に係るプロジェクタ1では、照明光学装置2の後段に偏光分離光学装置3を設け、照明光学装置2から射出した光束を、P偏光光束とS偏光光束に分離し、第1光学系4でS偏光光束に基づいて光学像を形成し、第2光学系5でP偏光光束に基づいて光学像を形成し、各光学像を合成光学系6で合成して投射画像を形成していた。
これに対して、第2実施形態に係るプロジェクタ8では、図3に示されるように、第1光学系4及び第2光学系5のそれぞれに照明光学装置2を設け、各照明光学装置2から射出された光束に基づいて、第1光学系4及び第2光学系5のそれぞれで光学像を形成し、合成光学系6で各光学像を合成して、投射画像を形成している点が相違する。
偏光変換素子81、82は、一方の対角が45deg、他方の対角が略135degとされた断面平行四辺形状の複数のプリズムを、斜面同士を接合して形成された板状体であり、接合される界面には、偏光分離膜と全反射ミラーが交互に蒸着形成されている。
また、偏光変換素子81、82の光束射出面には、所定のピッチで複数の1/2波長位相差板が設けられている。
射出されたP偏光光束、S偏光光束のいずれかは、後段に設けられる1/2波長位相差板によって、偏光方向が90deg変換され、これにより入射した光束を1種類の直線偏光光束に変換することが可能となる。尚、偏光変換素子81は、1/2波長位相差板が偏光分離膜に対応する位置に設けられ、偏光変換素子82は、1/2波長位相差板が全反射ミラーに対応する位置に設けられている。
また、各照明光学装置2を独立して駆動制御することにより、それぞれの照明光学装置2から射出される光束の光量を調整することができるため、合成光学系6で合成された投射画像の輝度ムラ、色ムラ等をより少なくすることができる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態では、光変調装置として透過型の液晶パネル42R、42G、42B、52R、52G、52Bを採用していたが本発明はこれに限られず、例えば、反射型の液晶パネルや、マイクロミラーを用いたデバイスで2つの光学系を構成し、これを合成して投射画像を投射するプロジェクタに本発明を採用してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Claims (4)
- 光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成して投射するプロジェクタであって、
前記光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置、及び、前記色分離光学装置で分離された複数の色光を、画像情報に応じて色光毎に変調して光学像を形成する複数の光変調装置を備え、前記色分離光学装置で分離された各色光についてそれぞれ光路が設定された第1光学系及び第2光学系と、
前記第1光学系及び第2光学系のそれぞれで形成された光学像を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された光学像を投射する投射光学系とを備え、
前記第1光学系に設定されたいずれかの色光の光路と、この色光と同じ色光について、前記第2光学系に設定された光路とが異なり、
前記第1光学系に設定された各色光の光路のうちで光路が最も長い色光の前記第2光学系に設定された光路が、前記第2光学系に設定された各色光の光路のうちで最も短いことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記第2光学系に設定された各色光の光路のうちで光路が最も長い色光の前記第1光学系に設定された光路が、前記第1光学系に設定された各色光の光路のうちで最も短いことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1または請求項2のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光源の後段には、該光源から射出された光束を2種類の直線偏光光束に分離する偏光分離光学装置が設けられ、
前記第1光学系では、いずれか一方の直線偏光光束について光学像を形成し、
前記第2光学系では、いずれか他方の直線偏光光束について光学像を形成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1光学系及び前記第2光学系の各色光についてのそれぞれの光路は、各色光を透過又は反射する複数の光学素子を配置して設定され、
前記第1光学系及び前記第2光学系の各色光についてのそれぞれの光路のうち、他の色光の光路よりも少ない光学素子を配置して設定される色光の光路には、ダミー光学素子が配置され、該色光の減衰量が調整されることを特徴とするプロジェクタ。
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