JP5309980B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
術に関する。
光学系を筐体内に備える。投写光学系は、埃や汚れの影響により大きく性能が劣化する場
合がある。そこで、投写光学系を埃や汚れから保護するために光を透過可能なカバー部を
筐体に設ける構成が提案されている(例えば、特許文献1、2、3、4を参照。)。
、一部の光はカバー部の入射面で反射する。カバー部に入射する光のうち反射する光の割
合、すなわち反射率は、入射面への光の入射角度によって異なる。入射面での反射率は、
入射角度が大きくなるほど高くなる。投写光学系から投写された光は、入射面に対して様
々な角度で入射する場合がある。反射率が高くなれば、スクリーンに到達できる光が少な
くなり、画像の輝度が低下する。したがって、カバー部に入射する投写光のうち、大きな
入射角度で入射した投写光によって表示される画像の輝度が低下してしまうという問題が
生じる。
施すことも考えられるが、幅広い入射角度に対して反射防止機能を発揮させるためには、
非常に多層のコーティング膜が必要となり、高コストなものとなってしまう。
、いわゆる近接投写型のプロジェクタがある。近接投写型のプロジェクタでは、光が広角
化されていることにより、カバー部への入射角度の幅が広くなり、大きな入射角度で入射
する投写光が生じやすい。このため、特に近接投写型のプロジェクタでは、カバー部への
光の入射角度に起因した画像の輝度の低下が顕著に発生するという問題が生じる。
護しつつ、コストを抑えながらカバー部の光の入射面での反射による損失を低減して画像
の輝度の低下を抑えることのできるプロジェクタを提供することを目的とする。
面に向けて投写光を投写する投写部と、投写部を内部に備えるとともに、投写光を外部に
射出させるための開口部が形成された筐体と、開口部に設けられ投写光を透過させるカバ
ー部と、を備え、カバー部は、投写光の入射角度に基づいて投写光の入射面に複数の領域
が設定され、投写光の入射角度に応じた反射防止のための処理が領域ごとになされている
。
反射防止のための処理がなされているので、カバー部の入射面での反射を抑えることがで
きる。入射面での反射を抑えることで、反射による損失を低減して画像の輝度の低下を抑
えることができる。また、領域ごとに入射角度に応じた処理がなされるので、幅広い入射
角度に対して反射防止機能を発揮させるような多層のコーティング膜を入射面全体に施す
必要がなくなるので、製造コストの低減を図ることができる。なお、入射角度とは、投写
光の入射位置における入射面の法線と、その投写光の光線とがなす角度をいう。
内の入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされた基準領域が設定され、
基準領域から離れた領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のための
処理がなされていることが望ましい。
光が入射してくる場所から離れるほど、投写光の入射角度は大きくなる。このような場合
に、基準領域から離れた領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のた
めの処理がなされていれば、最も小さな角度で投写光を基準領域に入射させることで、効
果的に入射面での反射を低減し、画像の輝度低下を抑えることができる。
し、入射面が略長方形形状の長手方向に3つに区分されることで複数の領域とされ、基準
領域は、複数の領域のうち長手方向における中央に設定された領域であることが望ましい
。
を透過させて被照射面に到達させることができるが、反射防止のための処理等が複雑にな
りコストが増加してしまう。本件では、複数の領域として、入射面が3つに区分されるの
で、入射面を多数の領域に区分する場合に比べて、反射防止のための処理が簡素化され、
コストの抑制を図ることができる。
し、入射面が略長方形形状の短手方向に2つに区分されることで複数の領域が形成され、
一方の領域は、所定範囲の入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされ、
他方の領域は、所定範囲よりも大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理
がなされていることが望ましい。
を透過させて被照射面に到達させることができるが、反射防止のための処理等が複雑にな
りコストが増加してしまう。本件では、複数の領域として、入射面が2つに区分されるの
で、入射面を多数の領域に区分する場合に比べて、反射防止のための処理が簡素化され、
コストの抑制を図ることができる。特に輝度が低下していない画像部分に投写されている
光が、カバー部の短手方向における一方側に偏って入射しており、輝度の低下が顕著とな
っている画像部分に投写されている光が他方側に偏っている場合には、有効な領域設定と
なる。
を長手方向に沿って並べれば、反射防止のための処理を複数のカバー部に対して一度に行
うことができる。これにより、少ない工程で多数のカバー部を作成することができ、カバ
ー部の製造効率を高めることができる。また、例えば、カバー部が長手方向に沿って連続
してつながった基板を用意して、その基板の短手方向に2つの領域に区分して反射防止の
ための処理を行えば、処理後の基板を、カバー部の長手方向の寸法で切断することで、簡
単に多数のカバー部を製造することができる。これにより、少ない工程で多数のカバー部
を作成することができ、カバー部の製造効率を高めることができる。
射防止膜を施すことであることが望ましい。反射防止膜を施すことで、各領域ごとにその
領域に入射する投写光の入射角度に応じた反射防止のための処理を行うことができる。
を有していることが望ましい。隣接する領域同士の境界で反射防止膜が重なりを有してい
るので、被照射面に表示される画像の輝度変化を滑らかにし、観察者に領域同士の境界を
認識しにくくすることができる。
を有することが望ましい。広角化反射部を有するプロジェクタ、すなわち近接投写型のプ
ロジェクタは、光が広角化されていることにより、大きな入射角度で入射する投写光が生
じやすく、反射による損失も生じやすい。本件では、カバー部に対し、入射角度に応じた
反射防止のための処理が領域ごとになされているので、反射による損失を低減し、画像の
輝度低下を抑えることができる。
プロジェクタ内部の概略構成を示す横断面図である。図3は、プロジェクタの内部構成を
省略した正面断面図である。プロジェクタ1はスクリーン10に投写光を投写して画像を
表示させるフロント投写型のプロジェクタである。観察者はスクリーン10に表示された
画像を観察する。プロジェクタ1は、広角化された投写光をスクリーン10に近い位置か
ら投写して画像を表示させる近接投写型のプロジェクタである。
に入射した入射光を拡散反射することにより画像を表示する。なお、スクリーン投写面1
0aの法線に沿う軸をZ軸とする。Z軸と直交し互いに垂直に交わる軸をX軸及びY軸と
する。
れる。投写部6は、筐体2の内部に備えられる。これらの構成要素のうち、まず投写部6
について説明する。投写部6は、投写光学系50と像形成光学部60を有して構成される
。
拡大投写するためのものである。投写光学系50は、屈折光学部20と、反射光学部(広
角化反射部)30とを有して構成される。屈折光学部20は、複数のレンズで構成され、
反射光学部30は、少なくとも1面の凹面形状の反射面を有している。
クリーン10の下方においてスクリーン投写面10aに対して垂直に延びる光軸OAに沿
って配置された複数の屈折レンズで構成される。各レンズは、物面OS側から反射光学部
30に向かって配列されている。各レンズは、光軸OAに対し回転対称になっている。な
お、各レンズの全部または一部が非回転対称になっていても構わない。各レンズの配置は
、反射光学部30等の形状や配置との関係でスクリーン10に最適な投写ができるように
調整されている。なお、光軸OAは、スクリーン投写面10aに対して垂直に延びる場合
に限られない。また、各レンズの一部、またはすべての光軸が同一でなくても構わない。
定の広がりを有する光束が射出する。物面OSから射出した光束は、屈折光学部20を通
過した後、光軸OAよりも下側に設けられている反射光学部30で反射され、放射状の投
写光としてスクリーン10に投写される。
OAを軸とする回転対称面で構成される凹面反射ミラーである。曲面ミラー31は、光軸
OAの下側すなわち光軸OAを挟んでスクリーン10の反対側に非球面の反射光学面31
aを有し、屈折光学部20を通過した光束をスクリーン10のスクリーン投写面10aに
向けて反射させる。屈折光学部20を通過して光束は、凹面反射ミラーである曲面ミラー
31によって、一旦収束してその後拡散するように反射される。すなわち、曲面ミラー3
1は、投写光を広角化させる機能を発揮する。投写光学系50は、屈折光学部20と、反
射光学部30とで構成されるが、屈折光学部のみや、パワーを有する反射光学部のみで構
成されても構わない。
す図である。発光管70は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を含む光を射出
する光源部であり、例えば、超高圧水銀ランプである。
された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレータレンズ71は、発光管70からの
光束を複数に分割する。第1インテグレータレンズ71の各レンズ素子は、発光管70か
らの光束を第2インテグレータレンズ72のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテ
グレータレンズ72のレンズ素子は、第1インテグレータレンズ71のレンズ素子の像を
空間光変調装置上に形成する。
方向の直線偏光に変換される。重畳レンズ74は、第1インテグレータレンズ71の各レ
ンズ素子の像を空間光変調装置上で重畳させる。第1インテグレータレンズ71、第2イ
ンテグレータレンズ72及び重畳レンズ74は、発光管70からの光の強度分布を空間光
変調装置上にて均一化させる。重畳レンズ74からの光は、第1ダイクロイックミラー7
5に入射する。第1ダイクロイックミラー75は、R光を反射し、G光及びB光を透過さ
せる。第1ダイクロイックミラー75で反射したR光は、第1ダイクロイックミラー75
、反射ミラー76でそれぞれ光路が折り曲げられ、R光用フィールドレンズ77Rへ入射
する。R光用フィールドレンズ77Rは、反射ミラー76からのR光を平行化し、R光用
空間光変調装置14Rへ入射させる。
る。R光用空間光変調装置14Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイク
ロイックプリズム80へ入射する。
81へ入射する。第2ダイクロイックミラー81は、G光を反射し、B光を透過させる。
第2ダイクロイックミラー81で反射したG光は、第2ダイクロイックミラー81で光路
が折り曲げられ、G光用フィールドレンズ77Gへ入射する。G光用フィールドレンズ7
7Gは、第2ダイクロイックミラー81からのG光を平行化し、G光用空間光変調装置1
4Gへ入射させる。G光用空間光変調装置14Gは、G光を画像信号に応じて変調する空
間光変調装置である。G光用空間光変調装置14Gで変調されたG光は、クロスダイクロ
イックプリズム80のうちR光が入射した面とは異なる面へ入射する。
射ミラー83での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー83からのB光は、さら
にリレーレンズ84を透過した後、反射ミラー85での反射により光路が折り曲げられ、
B光用フィールドレンズ77Bへ入射する。R光の光路及びG光の光路よりもB光の光路
が長いことから、空間光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、B光
の光路には、リレーレンズ82、84を用いるリレー光学系が採用されている。
光変調装置14Bへ入射させる。B光用空間光変調装置14Bは、B光を画像信号に応じ
て変調する空間光変調装置である。B光用空間光変調装置14Bで変調されたB光は、ク
ロスダイクロイックプリズム80のうちR光が入射する面、G光が入射する面とは異なる
面へ入射する。
クロイック膜86、87を有する。第1ダイクロイック膜86は、R光を反射し、G光及
びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜87は、B光を反射し、R光及びG光を透過
させる。クロスダイクロイックプリズム80は、それぞれ異なる方向から入射したR光、
G光及びB光を合成し、投写光学系50の方向へ射出する。クロスダイクロイックプリズ
ム80から射出された像光は、投写光学系50の屈折光学部20等を経て投写される。
び像形成光学部60を備える。筐体2には、投写光学系50から投写された投写光を外部
に射出させるための開口部2aが天面部2bに形成されている。
開口部2aを塞ぐことで、筐体内部の投写部6を埃や汚れから保護する。また、開口部2
aを塞ぐことで、筐体内部への異物の侵入等を防ぎ、投写部6が破壊されたり、傷ついた
りしてしまうことを防ぐ。防塵カバー4は、透光性の材料で構成されており、例えば、ガ
ラスやプラスチックが用いられる。防塵カバー4が透光性の材料で構成されているため、
投写部6から投写された投写光は、防塵カバー4を透過してスクリーン10に到達するこ
とができる。また、防塵カバー4は、略一定の厚みで形成されている。
を呈する。図6には、防塵カバー4の入射面への投写光の実際の入射角度を等高線で示し
ている。防塵カバー4の入射面への投写光の入射角度は、約25度から約85度までと幅
広くなっている。なお、40度以下の等高線は間隔が狭くなるため図示を省略している。
ここで、入射角度とは、投写光の入射位置における入射面の法線と、その投写光の光線と
がなす角度をいう。
塵カバー4に入射した光のうち反射される光の割合、すなわち、反射率は投写光の入射角
度によって定まる。
と反射率との関係を示した図である。図7に示すように、入射角度が大きくなると反射率
も大きくなる。反射率は、入射角度が0度から70度の間で約20%増加し、70度から
80度の間でさらに20%増加している。すなわち、入射角度が0度から70度に変化す
ることでスクリーンに到達する投写光の光量が約20%低下し、70度から80度に変化
することでさらに20%低下する。
画像を表示させた場合の、スクリーン投写面10aに投写される光の防塵カバー4におけ
る反射率を示す図である。一般的に光量が10%以上低下すると、観察者は輝度の低下を
感じる。図8が示すように、入射面全体に同一の反射防止膜が施された防塵カバーを用い
た場合、スクリーン投写面10aの左右下端において、光量が10%以上低下しており、
この部分について観察者は輝度の低下を感じることとなる。
との関係を示す図である。図9に示すように、スクリーン10に投写される投写光のほと
んどが防塵カバー4の中央部に入射している。また、スクリーン下部(u点〜y点)に投
写される投写光は防塵カバー4の周囲部分に入射している。
る。防塵カバー4の入射面には、入射角度が25度から70度の範囲で投写光が入射する
領域を含む第1領域(基準領域)15aが設定される。第1領域15aの外側には、入射
角度が70度から80度の範囲で投写光が入射する領域を含む第2領域15bが設定され
る。さらに、第2領域15bの外側には、入射角度が80度以上の範囲で投写光が入射す
る領域を含む第3領域15cが設定されている。
射防止効果を有する反射防止膜(ARコート)が施されている。第2領域15bには、入
射角度が70度から80度の範囲で入射する投写光に対する反射防止効果を有する反射防
止膜が施されている。第3領域15cには、入射角度が80度以上の範囲で入射する投写
光に対する反射防止効果を有する反射防止膜が施されている。すなわち、第1領域15a
から離れる領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がな
されている。
01は、本実施例のプロジェクタ1と同様に近接投写型のプロジェクタである。近接投写
型のプロジェクタでは、スクリーン10に向けて光を投写するために、投写光がYZ平面
においてスクリーン10側に傾いて投写される。従来のプロジェクタ101では、投写光
の傾きによって、防塵カバー104への入射角度が大きくなるのを防ぐために、出射面が
スクリーン10を向くように傾けて防塵カバー104を設けている。しかし、図3にも示
すように、プロジェクタからの投写光はXY平面においても入射角度の範囲が広がってお
り、YZ平面における入射角度の傾きに対処するために防塵カバー104を傾けただけで
は、反射による損失を効果的に低減させることはできない。
実際の入射角度に応じた反射防止効果を有する反射防止膜を施しているので、入射面での
反射による損失を低減し、画像の輝度低下を抑えることができる。また、防塵カバー4の
入射面全体に、幅広い入射角度に対して反射防止機能を発揮させるための多層のコーティ
ング膜を施す場合に比べてコストを抑えることができる。なお、本実施例では、図7で示
したように反射率が20%程度増加する入射角度の範囲で区切るように各領域を設定して
いるが、これに限られず、さらに細かく領域を設定してもよい。また、入射面での反射を
抑えるための反射防止膜として、例えば、誘電体多層膜によるコーティングが挙げられる
。また、反射防止の処理として、入射面にサブ波長微細構造等を設けて、入射面での反射
を抑えるようにしてもよい。すなわち、反射防止の処理は、角度依存性があり、各領域に
入射する投写光の入射角度範囲に対して反射防止効果を発揮することができるものであれ
ば、反射防止膜に限らず様々なものが採用できる。
いものとすることができる。防塵カバー4に光学的なパワーがなければ、防塵カバー4の
取付位置に多少の誤差があっても画質への影響が少なくなる。これにより、プロジェクタ
1の組み立てコストの低減を図ることができ、さらに、防塵カバー4の交換も容易になる
ので、メンテナンス性を向上させることもできる。
ア投写方式のプロジェクタであっても構わない。また、レーザ光をスクリーン上に走査さ
せて画像を表示させるスキャン型のプロジェクタにも適用することができる。例えば、ス
クリーンが巨大であったり、スクリーンの近くから画像を表示させたりする場合には、レ
ーザ光の走査角度が大きくなり、防塵カバーへの入射角度も大きくなるが、本実施例で説
明した防塵カバーを用いることで、画像の輝度低下を抑えることができる。また、本実施
例では、反射防止のための処理がなされた防塵カバーをプロジェクタに適用して説明した
が、例えば、広角レンズを備えるカメラに用いても、光の反射を抑えることができ、撮影
画像について本実施例と同様の効果を得ることができる。広角レンズを備えるカメラとし
ては、例えば、防犯カメラが挙げられる。
平面図である。本変形例1では、防塵カバー204の入射面が長手方向に3つに区分され
て領域が設定されている。これらの領域のうち、長手方向中央の領域が、入射角度が25
度から75度の範囲で投写光が入射する領域を含む第1領域(基準領域)16aとして設
定される。第1領域16aの両側の領域は、入射角度が75度以上の範囲で投写光が入射
する領域を含む第2領域16bとして設定される。
射防止効果を有する反射防止膜が施されている。第2領域16bには、入射角度が75度
以上の範囲で入射する投写光に対する反射防止効果を有する反射防止膜が施されている。
すなわち、第1領域16aから離れる領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の
反射防止のための処理がなされている。
平面図である。本変形例2では、防塵カバー304の入射面が長手方向に3つに区分され
ることで複数の領域が設定され、これらの領域が重なりを有している。これらの領域のう
ち、長手方向中央の領域が、入射角度が25度から75度の範囲で投写光が入射する領域
を含む第1領域(基準領域)17aとして設定される。第1領域17aの両側の領域は、
入射角度が75度以上の範囲で投写光が入射する領域を含む第2領域17bとして設定さ
れる。
射防止効果を有する反射防止膜が施されている。第2領域17bには、入射角度が75度
以上の範囲で入射する投写光に対する反射防止効果を有する反射防止膜が施されている。
すなわち、第1領域17aから離れる領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の
反射防止のための処理がなされている。
部分)を有している。この重なり部分には、反射防止膜が重ねて施されている。この重な
り部分を形成することで、スクリーン10に表示される画像の輝度変化を滑らかにし、観
察者に領域同士の境界を認識させないようにすることができる。
平面図である。本変形例3では、防塵カバー404の入射面が短手方向に2つに区分され
て領域が設定されている。これらの領域のうち、一方の領域であって入射角度が25度か
ら65度の範囲で投写光が入射する領域を含む第1領域(基準領域)18aとして設定さ
れる。第1領域18aの他方の領域は、入射角度が70度以上の範囲で投写光が入射する
領域を含む第2領域18bとして設定される。
スクリーン10に到達させることができるが、本変形例3のように防塵カバー404の入
射面を短手方向に2つに区分して領域を設定した場合でも、観察者に光量の低下を感じさ
せないようにすることができる。また、細かく領域を設定する場合に比べて、反射防止膜
等の処理・加工が容易となり、コストの抑制を図ることができる。
シフト光学系により投写光を広角化させてもよい。
04,204,304,404 防塵カバー(カバー部)、 6 投写部、 10 スク
リーン、 10a スクリーン投写面(被照射面)、 14R R光用空間光変調装置、
14G G光用空間光変調装置、 14B B光用空間光変調装置、 15a,16a
,17a,18a 第1領域(基準領域)、 15b,16b,17b,18b 第2領
域、 15c 第3領域、 20 屈折光学部、 30 反射光学部(広角化反射部)、
31 曲面ミラー、 50 投写光学系、 60 像形成光学部、 71 第1インテ
グレータレンズ、 72 第2インテグレータレンズ、 73 偏光変換素子、 74
重畳レンズ、 75 第1ダイクロイックミラー、 76 反射ミラー、 77R R光
用フィールドレンズ、 77G G光用フィールドレンズ、 77B B光用フィールド
レンズ、 80 クロスダイクロイックプリズム、 81 第2ダイクロイックミラー、
82 リレーレンズ、 83 反射ミラー、 84 リレーレンズ、 85 反射ミラ
ー、 86 第1ダイクロイック膜、 87 第2ダイクロイック膜
Claims (7)
- 被照射面に向けて投写光を投写する投写部と、
前記投写部を内部に備えるとともに、前記投写光を外部に射出させるための開口部が形成された筐体と、
前記開口部に設けられ前記投写光を透過させるカバー部と、を備え、
前記カバー部は、前記投写光の入射角度に基づいて前記投写光の入射面に複数の領域が設定され、前記投写光の入射角度に応じた反射防止のための処理が前記領域ごとになされていることを特徴とするプロジェクタ。 - 前記複数の領域のうちの1の領域として、所定範囲内の入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされた基準領域が設定され、
前記基準領域から離れた領域ほど、より大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされていることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。 - 前記カバー部は、平面視において略長方形形状を呈し、前記入射面が略長方形形状の長手方向に3つに区分されることで前記複数の領域とされ、
前記基準領域は、前記複数の領域のうち長手方向における中央に設定された領域であることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。 - 前記カバー部は、平面視において略長方形形状を呈し、前記入射面が略長方形形状の短手方向に2つに区分されることで前記複数の領域が形成され、
一方の領域は、所定範囲の入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされ、
他方の領域は、前記所定範囲よりも大きな入射角度で入射する投写光の反射防止のための処理がなされていることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。 - 前記投写光の反射防止のための処理が、前記入射面に反射防止膜を施すことであることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のプロジェクタ。
- 隣接する前記領域同士の境界で前記反射防止膜が重なりを有していることを特徴とする請求項5に記載のプロジェクタ。
- 前記投写部は、前記投写光を広角化させる広角化反射部を有することを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載のプロジェクタ。
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