JP5445231B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、コントラストを優先する画像投射を可能にする遮光板を有するプロジェクターに関する。

従来のプロジェクターとして、実質的なコントラストを向上させるために、左右・上下に対称な開口が設けられた遮光板を有し、かつ、照明光学系のＦナンバーが方位によって異なるものが知られている（特許文献１参照）。

また、別のプロジェクターとして、調光によって動的なコントラストを向上させるために、回動して開口サイズを変化させる開閉遮光部材を設けているものも知られている（例えば特許文献２等参照）。

特開２００３−３０２６１８号公報 特開２００４−２６４８１９号公報

しかしながら、開口を有する遮光板を用いる場合、当該遮光板の面で不要光が反射して、ゴースト像を発生させる可能性がある。また、回動する開閉遮光部材を用いる場合は、開閉方向が一方向となるため、周辺光が残る傾向が生じ、実質的なコントラストを向上させることが容易でない。

そこで、本発明は、実質的なコントラストを優先して画像投射を行う際に、ゴースト像の発生を抑制できるプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、照明光束を射出する光源ランプユニットと、照明光束の中心軸に垂直な面に対して傾いて配置され、照明光束の一部を通過させるための開口部を有し、照明光束の残りを遮蔽する遮光板と、を備える。

上記プロジェクターによれば、遮光板が少なくとも照明光束の一部を遮蔽し、実質的なコントラスト特性の向上に比較的寄与する照明光束を優先的に通過させるので、コントラストを優先する画像投射を行うコントラスト優先モードで動作させることができる。さらに、この遮光板は、照明光束の中心軸に垂直な面に対して傾いて配置されているため、当該コントラスト優先モードによる画像投射において、ゴースト像の発生等の弊害を抑制できる。

本発明の具体的な側面では、光源ランプユニットからの照明光束を複数の部分光束に分割する一対の第１及び第２のレンズアレイと、第１及び第２のレンズアレイを経た照明光束を重畳させるための重畳レンズとをさらに有し、遮光板が、光源ランプユニットから重畳レンズまでの間に配置される。この場合、遮光板を光源後段から重畳レンズまでの間に配置することで、照明光束のうち実質的なコントラスト特性の向上に寄与する光束と寄与しない光束との的確な選別が可能となる。

本発明のさらに別の側面では、プロジェクターが、遮光板を照明光束の光路上に進退させる遮光板移動機構をさらに備える。この場合、コントラストを相対的に高めたコントラスト優先モードでの画像投射と、明るさを相対的に高めた明るさ優先モードでの画像投射との切換が可能になる。

本発明のさらに別の側面では、プロジェクターが、中心軸に垂直な方向に開閉して照明光束を部分的に遮蔽可能な調光装置と、照明光束の偏光状態を揃えるための複数の偏光変換素子を中心軸に垂直な面内において当該偏光変換素子の長辺が配列方向に対して垂直となるように並べた状態で有する偏光変換部材と、をさらに備え、複数の偏光変換素子の長辺の延びる方向と調光装置の開閉方向とが平行であり、遮光板の開口部が、調光装置の開閉方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に長い形状を有する。この場合、遮光板を光路上に配置するコントラスト優先モードにおいて、調光装置の開閉による調光の滑らかさを容易に保つことができる。

本発明のさらに別の側面では、遮光板が開口部に所定波長域の光束を減衰させるカットフィルターを有する。この場合、コントラスト優先モードにおいて色再現性の向上を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、遮光板において、照明光束の入射側面の光反射率が照明光束の射出側面の光反射率よりも高い。この場合、照明光束の入射側面の光反射率が比較的高いため、照明光束に伴って発生する熱の影響を低減できる。一方、光反射率が比較的低い照明光束の射出側面では、不要光を吸収してゴースト像の発生をより効果的に抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、遮光板の光入射側面に対して垂直な方向からみた開口部の形状が、光入射側面に平行で照明光束の中心軸に垂直な軸に関して非対称な形状を有し、中心軸に垂直な面に投影した開口部の輪郭形状が、光入射側面に平行で照明光束の中心軸に垂直な当該軸を対称軸とする形状を有する。この場合、遮光板を通過して射出される照明光束の形状の対称性を高い状態に保てるので、照明光学系において均一化された良好な照明光の射出が可能となる。

本発明のさらに別の側面では、プロジェクターが、上記中心軸に垂直な方向に開閉して照明光束を部分的に遮蔽可能な調光装置をさらに備え、遮光板の開口部の上記対称軸が、調光装置の開閉方向に対して垂直な方向に延びる。この場合、調光装置の開閉において、照明光束の形状の対称性を保つことができる。

本発明のさらに別の側面では、プロジェクターが、照明光束によって照明される光変調装置と、光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、をさらに備える。この場合、光変調装置において形成された画像光を投射光学系によってスクリーン上等に投影することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターを概念的に示す平面図である。 照明光学系について説明するための平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、プロジェクター内での遮光板による遮光について説明するための図である。 遮光板を移動させるための構造の一例を示す斜視図である。 調光装置、偏光変換部材及び遮光板の配置関係を示す模式的斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、遮光板を利用した場合における調光装置の開閉の様子を模式的に示す図である。 変形例における遮光板の一例を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、他の変形例における遮光板の一例を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、さらに他の変形例における遮光板の一例を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施形態に係るプロジェクターの照明光学系について説明するための図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクターについて詳細に説明する。

〔Ａ．プロジェクターの構造の概要〕
図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１００は、照明装置１０、遮光装置８５、調光装置９０、色分離導光部４０、光変調部５０、色合成部６０及び投射光学系７０を備える。

まず、照明装置１０は、光源ランプユニット２０及び均一化光学系３０を含む照明光学系である。

照明装置１０のうち、光源ランプユニット２０は、光源として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。このうち、ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等である発光管２２ａと、発光管２２ａから射出された光束を反射して前方に射出させる楕円面型の凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの照明光束ＬＦをシステム光軸ＳＡ（即ち照明光束ＬＦの中心軸）に略平行にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、重畳レンズ３５とを備える。

第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、それぞれが例えばＸ方向及びＹ方向に関してマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなるフライアイレンズである。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する複数の要素レンズによって、光源ランプユニット２０から射出された照明光束ＬＦが複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する複数の要素レンズによって、第１レンズアレイ３１から入射した各部分光束が適当な発散角で射出される。

偏光変換部材３４は、全体としてＸＹ面に平行な矩形の平板状の部材であり、ＰＢＳのプリズムアレイ等で構成されＹ方向を長手方向として延びる複数の偏光変換素子３４ａをＸ方向に一列に並べて形成されている。偏光変換部材３４は、レンズアレイ３２から射出された照明光束ＬＦを特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。具体的に説明すると、偏光変換部材３４を構成する各偏光変換素子３４ａは、レンズアレイ３２を構成する複数の要素レンズがＸ方向に並ぶ個数に合わせて配列されており、第２レンズアレイ３２の各要素レンズから射出された各部分光束は、対応する偏光変換素子３４ａにそれぞれ入射し、偏光変換素子３４ａにおいて特定方向の直線偏光に変換される。

重畳レンズ３５は、第２レンズアレイ３２から射出され偏光変換部材３４を経た照明光束ＬＦを全体として適宜収束させることにより、光変調装置である光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対する重畳照明を可能にする。

以上のように、均一化光学系３０は、光源である光源ランプユニット２０からの照明光束ＬＦを分割・重畳することにより、照明領域である光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを均一な照度で照明する。つまり、照明装置１０は、プロジェクター１００による投影画像の形成に適した状態の照明光を射出している。

遮光装置８５及び調光装置９０は、遮光装置駆動部８９及び調光装置駆動部９９によりそれぞれ駆動される。遮光装置８５及び調光装置９０は、照明光束ＬＦの遮光量を調整するためのものである点では共通するが、その利用のされ方がそれぞれ異なる。

まず、遮光装置８５は、遮光板８０と、遮光板移動機構９３とを備える。遮光板８０は、照明光束ＬＦの一部を通過させ、残りを遮蔽する遮光部材であり、動作状態において、第２レンズアレイ３２と偏光変換部材３４との間に配置され、遮光板移動機構９３によってＸ方向にスライド移動可能になっている。なお、この方向をスライド方向Ｒ１とする。遮光板８０は、スライド方向Ｒ１に移動することで、照明光束ＬＦの光路上に進退可能となっており、光路上に配置された動作状態では（図中実線）、照明光束ＬＦの一部を遮蔽し、光路外に退避した非動作状態では（図中破線）、照明光束ＬＦの遮蔽を行わない。これにより、プロジェクター１００は、遮光板８０を光路上に配置し、照明光束ＬＦのうち、比較的コントラスト特性の向上に寄与する光束のみを通過させることで、比較的コントラスト特性の向上に寄与しない光束を遮蔽する高コントラスト表示のモード（以下コントラスト優先モードという）での画像投射を行うことができる。一方、プロジェクター１００は、遮光板８０を光路上から外れた位置に待避させ、照明光束ＬＦの遮蔽をなくすことで、高輝度表示のモード（以下明るさ優先モードという）での画像投射も行える。つまり、プロジェクター１００のユーザーは、本体に設置された操作ボタン（不図示）等を適宜操作して、上記モードを切り換えられる。なお、遮光板８０をスライドさせるための遮光板移動機構９３の詳細については後述する。

ここで、図２に示すように、遮光板８０は、互いに平行な入射側面８１ｂと射出側面８１ａとを備えた一枚の板状の部材である。遮光板８０の主面である入射側面８１ｂの向きは、システム光軸ＳＡに垂直な面即ちＸＹ面に対して平行とはなっておらず、その端部ＴＰ側即ち＋Ｙ側端部が−Ｙ側端部より光路下流側に位置するように傾いた状態に保たれている。つまり、遮光板８０は、ＸＹ面を基準としてＸ方向に平行な軸のまわりに傾斜角度αだけ時計回りの方向に回転している。これにより、例えば光路下流側から遮光板８０に向かう戻り光その他の不要光ＵＬは、遮光板８０の裏面である射出側面８１ａで照明光束ＬＦの光路外の方向に反射される。結果的に、不要光ＵＬは、照明光束ＬＦの一部となって均一化光学系３０の後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ等に導かれることがなくなるので、ゴースト像の発生源となることなく除去される。つまり、プロジェクター１００は、コントラスト優先モードにおいても、ゴースト像を発生させることなく良好な画像を提供することができる。また、遮光板８０が上述のように傾斜していることで、光路上流側から遮光板８０に向かう照明光束ＬＦのうち遮光板８０の入射側面８１ｂ上で反射される成分についても、そのまま反対側にある光源ランプユニット２０の発光管２２ａには戻らず光路外へ排出等されるため、ランプ部２１ａの加熱等の原因とならない。

図３（Ａ）、３（Ｂ）及び３（Ｃ）は、遮光板８０による遮光について説明するための図である。このうち図３（Ａ）は、実際の遮光板８０を入射側面８１ｂに対して垂直な方向から見た正面図であり、図３（Ｂ）は、プロジェクター１００内に傾けて配置された遮光板８０の実効的機能を説明するための仮想的な遮光板８０´を示す図である。図３（Ｃ）は、実際の遮光板８０と仮想的な遮光板８０´との関係を示す図である。

より具体的に説明すると、まず、図３（Ａ）に示すように、実際の遮光板８０は、平面視矩形の輪郭形状を有しており、光束中心が通過する領域に対応する箇所である中央部分に、図中上側に向かって拡がる上下方向に長い等脚台形状の開口部ＯＰを有している。遮光板８０は、左右に関する中央部分に開口部ＯＰを有していることにより、遮光板８０を照明光束ＬＦの光路上に配置するコントラスト優先モードにおいて、システム光軸ＳＡに近い中央側の光のみを通過させ、比較的コントラスト特性の高い画像投射を可能にしている。遮光板８０の開口部ＯＰは、左右方向（±Ｘ方向）に関しては、中心側の基準点ＰＡを通り上下方向に延びる基準軸Ｘ１を軸として線対称である。しかし開口部ＯＰは、上下方向（Ｙ方向から角度α傾いたＸ方向に垂直な方向）に関しては、上側が広く下側に狭い非対称な台形形状となっている。これは、遮光板８０がシステム光軸ＳＡに対して傾けた状態で配置されることを考慮したものである。一方、図３（Ｂ）において、仮想的な遮光板８０´の開口部ＯＰ´は、対称性の高い長方形状となっている。より具体的には、開口部ＯＰ´は、その中心である中心点ＣＡをシステム光軸ＳＡ上に配置しており、中心点ＣＡを通り上下方向（±Ｙ方向）に延びる基準軸Ｘ１´と左右方向（±Ｘ方向）に延びる基準軸Ｘ２´との２つの軸について線対称な長方形状となっている。

ここで、図３（Ｃ）に示すように、遮光板８０に入射・通過する照明光束ＬＦは、近似的には仮想的なある１点ＰＴから発散する発散光とみることができる。遮光板８０は、システム光軸ＳＡに垂直な状態からＸ方向に延びる軸のまわりに回転して傾いているが、それに対応して開口の歪みを補償するように、開口部ＯＰの形状は、横の開口幅を上下方向（Ｘ方向に垂直な方向）に関して変化させた非対称な形状となっている。これにより、実際の遮光板８０による遮光は、実効的には図３（Ｂ）に示す左右方向（±Ｘ方向）のみならず上下方向（±Ｙ方向）についても対称な開口部ＯＰ´を有する遮光板８０´をシステム光軸ＳＡに対して垂直に配置した場合の遮光と略等しいものになる。つまり、実効的には、遮光板８０は、照明光束ＬＦに対して、左右方向のみならず上下方向についても対称な遮光を行うものとなっている。

以下、実際の遮光板８０と仮想的な遮光板８０´との対応関係についてより具体的に説明する。

まず、図３（Ａ）に示す実際の遮光板８０の基準点ＰＡは、左右方向に関しては、既述のように中心に位置し、基準軸Ｘ１は、左右方向についての遮光板８０の中心の軸であり、開口部ＯＰの対称軸である。一方、基準点ＰＡは、上下方向に関しては、中心よりもやや下側に位置する。つまり、基準点ＰＡを通り左右方向に延びる基準軸Ｘ２は、上下方向についての遮光板８０の中心の軸ではない。より具体的には、基準軸Ｘ２から開口部ＯＰの上端ＰＥまでの幅Ｗ１は、基準軸Ｘ２から開口部ＯＰの下端ＢＴまでの幅Ｗ２よりも大きくなっている。遮光板８０をプロジェクター１００内に配置した際は、基準軸Ｘ２は、入射側面８１ｂに平行でシステム光軸ＳＡに垂直であり、Ｘ軸に平行となる。ここで、図３（Ｂ）に示す仮想的な遮光板８０´における開口部ＯＰ´の中心点ＣＡと基準軸Ｘ１´，Ｘ２´とは、図３（Ａ）の遮光板８０の基準点ＰＡと基準軸Ｘ１，Ｘ２とにそれぞれ対応している。従って、開口部ＯＰは、基準軸Ｘ２に関して非対称であるが、開口部ＯＰに対応する開口部ＯＰ´は、基準軸Ｘ２に対応する基準軸Ｘ２´に関して対称である。また、開口部ＯＰ´の輪郭形状は、開口部ＯＰをシステム光軸ＳＡに垂直な面に投影した輪郭形状に相当する。開口部ＯＰ´の輪郭形状は、Ｙ方向がＸ方向よりも長くなっている。つまり、図３（Ｂ）に示すように、開口部ＯＰ´は、Ｙ方向についての開口幅Ｄ１がＸ方向についての開口幅Ｄ２よりも大きくなっている。なお、図３（Ａ）の開口部ＯＰにおいても、図３（Ｂ）の開口幅Ｄ１に対応する上下方向に延びる切り口である辺Ｌ１は、左右方向に延びる切り口である上端ＰＥや下端ＢＥよりも相対的に長い長辺となっている。

また、この場合、図３（Ｃ）に示すように、遮光板８０の傾きを考慮して上下方向について差のある幅Ｗ１と幅Ｗ２とについても、実効的に仮想的な遮光板８０´上の等しい幅Ｗ，Ｗが対応する。

図１及び図２に示す調光装置９０は、例えば第１レンズアレイ３１と第２レンズアレイ３２との間に配設される一対の第１及び第２の調光羽根９１ａ，９１ｂと、駆動機構９２とを備える。図２に示すように、第１の調光羽根９１ａは、システム光軸ＳＡよりも＋Ｙ側に配置され、第２の調光羽根９１ｂは、システム光軸ＳＡよりも−Ｙ側に配置されている。一対の第１及び第２の調光羽根９１ａ，９１ｂは、駆動機構９２により、軸ＡＸ１，ＡＸ２を回動軸として観音開き状に回動する。この結果、調光装置９０は、Ｙ方向を開閉方向Ｒ２とする絞りのように機能して照明装置１０から射出される照明光の光量を増減調整する。つまり、例えば図２中実線で示す両調光羽根９１ａ，９１ｂを全閉し最大限に照明光の遮蔽を行っている状態（最大遮蔽状態）や、図２中破線で示すある程度開いた開放状態、或いは図２中一点鎖線で示す完全に開ききった全開状態（最小遮蔽状態）にすることで照明光の遮蔽量を調整する。従って、図示のように、調光装置９０は、開閉方向Ｒ２についての光束の通過領域を両調光羽根９１ａ，９１ｂの先端ＥＤ間即ち開口幅Ｓ１〜Ｓ３の間で調整できる。

以上のように、遮光装置８５及び調光装置９０は、双方とも遮光量を調整するものである点では共通するが、遮光装置８５は、通常特定画像の投射前にユーザーの設定に応じて進退を確定されているものであり、特定画像の投射中においては固定的に設置され実質的なコントラストの向上に寄与しているのに対し、調光装置９０は、例えば投射されている動画の映像場面等に応じて調光装置駆動部９９の制御により随時動作し、動的なコントラストの向上に寄与するものである点で、両者は互いに担う役割が異なっている。

図１に戻って、均一化光学系３０の光路下流側に位置する色分離導光部４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃと、リレーレンズ４４ａ，４４ｂとを備え、照明装置１０から射出された照明光束ＬＦを赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある赤光路ＯＰ１に導かれ、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある緑光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｃのある青光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から射出され重畳レンズ３５等を通過して光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。

光変調部５０は、照明光束ＬＦから分離された３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢによって照明される光変調装置であり、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、光路下流側の射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。なお、各液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、いずれも透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。

色合成部６０は、カラー画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズムであり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。この色合成部６０は、液晶ライトバルブ５０ａからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ５０ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ５０ｃからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に射出させる。

投射光学系７０は、投射レンズとして、色合成部６０で合成された画像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。

〔Ｂ．遮光板のスライド構造の説明〕
以下、遮光板８０のスライド構造である遮光板移動機構９３について説明する。図２等を用いて上述したように、遮光板８０は、＋Ｙ側端部が−Ｙ側端部より光路下流側にシフトするように傾けて配置されている。さらに、遮光板８０は、図４に示す遮光板移動機構９３により、進退可能となっている。

遮光板移動機構９３は、第１ガイド部材９４と、第２ガイド部材９８と、固定部材９５と、駆動機構９６と、移動部材９７とを備え、図１の遮光装置駆動部８９からの駆動信号に従って動作する。

第１ガイド部材９４は、移動部材９７をスライド方向Ｒ１に沿って移動可能に支持する部材であり、板体９４ａと、レール部９４ｂとを一体化して備えている。板体９４ａは、図１の筐体１１に固定される。レール部９４ｂは、移動部材９７の上端と摺動可能に係合する部分である。

第２ガイド部材９８は、移動部材９７をスライド方向Ｒ１に沿って移動可能に支持する部材であり、板体９８ａと、レール部９８ｂとを一体化して備えている。板体９８ａは、図１の筐体１１に固定される。レール部９８ｂは、移動部材９７の下端と摺動可能に係合する部分である。

固定部材９５は、駆動機構９６を支持する部材であり、載置固定部９５ａと、支持固定部９５ｂとを備える。載置固定部９５ａは、駆動機構９６のモーター等を載置固定するとともに、支持固定部９５ｂと組み合わせることで駆動機構９６の後述する第１歯車９６ｃおよび第２歯車９６ｄを回動可能に挟持する。固定部材９５は、図１の筐体１１に固定される。

駆動機構９６は、移動部材９７をスライド方向Ｒ１（Ｘ軸方向）に移動させるために設けられており、モーター９６ａと、減速ギアボックス９６ｂと、第１歯車９６ｃと、第２歯車９６ｄとを備える。モーター９６ａから延びるモーター軸は、減速ギアボックス９６ｂに接続されている。減速ギアボックス９６ｂは、モーターの回転速度を減速し、その回転力を第１及び第２歯車９６ｃ，９６ｄを介して移動部材９７に伝達する。

移動部材９７は、遮光板８０を支持固定するとともに、駆動機構９６の駆動により、第１ガイド部材９４のレール部９４ｂと、第２ガイド部材９８のレール部９８ｂとに沿って、Ｘ軸方向即ちスライド方向Ｒ１に移動するものである。移動部材９７には、第１ガイド部材９４のレール部９４ｂと係合する係合部９７ａと、第２ガイド部材９８のレール部９８ｂと摺動可能に嵌合する嵌合部９７ｂとが形成されている。嵌合部９７ｂには、駆動機構９６の第２歯車９６ｄと噛合するラック９７ｃがＸ軸方向に延びるように形成されている。移動部材９７は、駆動機構９６の駆動により第２歯車９６ｄの回転がラック９７ｃに伝達されることで、遮光板８０をスライド方向Ｒ１に移動させ、進退可能にしている。

〔Ｃ．調光装置による調光における遮光板の配置の説明〕
以下、図５等により、調光装置９０による調光における遮光板８０の配置について説明する。

既述のように、遮光装置８５は、コントラストの高いコントラスト優先モードでの画像投射とより明るい明るさ優先モードでの画像投射を切り換えるものであり、通常、画像の投射前や投射動作の中断中にユーザーが切換操作を行うことにより上記遮光板移動機構９３が作動して、モードの選択がなされるものである。一方、調光装置９０は、一対の調光羽根９１ａ，９１ｂをＹ方向について開閉動作をさせることで、特定画像（例えば動画）の投射中において調光を可能とするものである。本実施形態では、特に、遮光装置８５の遮光板８０の開口部ＯＰの形状を調光装置９０の開閉方向を考慮したものとすることで、画像投射の際に、遮光板８０を光路上に配置するコントラスト優先モードであっても、調光装置９０での調光による光量の変化が滑らかなものとなっている。

まず、図５に示すように、偏光変換部材３４の各偏光変換素子３４ａの長手方向即ち長辺の延びる方向と調光装置９０の開閉方向とがいずれもＹ方向になっている。つまり、互いに平行となっている。この場合、調光装置９０による遮光範囲を画定する調光羽根９１ａ，９１ｂの先端ＥＤが、偏光変換素子３４ａの延びる方向に対して直交する方向に延びていることになる。この関係が保たれることで、調光装置９０による減光・増光による光量の変化がなだらかなものとなる。例えば仮に調光羽根９１ａ，９１ｂの開閉方向Ｒ２がＸ方向に平行であるとした場合、即ち先端ＥＤが、偏光変換素子３４ａの延びる方向に対して平行に延びている場合、開閉動作において、先端ＥＤは、各偏光変換素子３４ａ間の境界線を越えるように移動する。このため、先端ＥＤがある一定の位置を通過する際に１つの偏光変換素子３４ａに入射すべき光束をまとめて遮光し、全体としての光量が一度に大きく下がってしまう、という事態が生じる。上記態様では、このような事態が生じないため、調光装置９０による減光・増光による光量の変化のしかたが滑らかになる。

これに対して、図６（Ａ）及び６（Ｂ）において遮光板８０に相当する遮光板８０´によって示すように、遮光板８０´の開口部ＯＰ´は、調光装置９０の開閉方向Ｒ２と平行なＹ方向についてより長い形状を有している。つまり、開口部ＯＰ´のＹ方向についての開口幅Ｄ１が、Ｘ方向についての開口幅Ｄ２よりも大きくなっている。このように、開口幅Ｄ１が開口幅Ｄ２よりも長いことにより、遮光板８０´を光路上に配置するコントラスト優先モードでの画像投射において、調光装置９０の開閉動作における遮光量の変化の滑らかさを保たせることができる。具体的に説明すると、図６（Ａ）のように、調光装置９０の調光羽根９１ａ，９１ｂが最も閉じた最大遮蔽状態から、図６（Ｂ）のように、調光羽根９１ａ，９１ｂがある程度開いた開放状態に変化する際に、システム光軸ＳＡに沿った方向から見た場合に調光羽根９１ａ，９１ｂの先端ＥＤが、開口部ＯＰ´の長い側の開口幅Ｄ１と直交した状態を保って開口幅Ｄ１を横切るように変化している。このため、例えば仮に調光羽根９１ａ，９１ｂの開閉方向Ｒ２がＸ方向に平行であるとした場合、即ち先端ＥＤが開口部ＯＰ´の短い側の開口幅Ｄ２と直交した状態を保って変化する場合に比べて、光束の通過領域ＰＤの大きさ又は面積が徐々に変化することになる。これにより、コントラスト優先モードにおいても、調光装置９０による光量の変化が滑らかな状態を保つことができるものとなる。なお、開口部ＯＰ´は、開閉方向Ｒ２に垂直でシステム光軸ＳＡを通る基準軸Ｘ２´に関して対称であるので、上記開閉動作において、通過領域ＰＤの対称性即ち照明装置から射出される照明光束ＬＦの対称性が保たれている。

〔Ｄ．まとめ〕
以上のように、本実施形態に係るプロジェクター１００によれば、遮光板８０が照明光束ＬＦのうちコントラスト特性の比較的低い光束を遮蔽し、コントラスト特性の高い照明光束ＬＦのみを通過させることが可能となる。つまり、プロジェクター１００は、コントラストを優先する画像投射を行うためのコントラスト優先モードで動作可能となっている。さらに、この遮光板８０は、照明光束ＬＦの中心軸であるシステム光軸ＳＡに垂直な面（ＸＹ面）に対して傾いて配置されているため、当該コントラスト優先モードによる画像投射において、ゴースト像の発生を抑制できる。

〔Ｅ．第１実施形態の変形例〕
以下、第１実施形態のプロジェクター１００の種々の変形例について図７等により説明する。なお、本変形例のプロジェクターは、いずれも遮光板の構造を除いて、図１等に示すプロジェクター１００と同様である。

図７に示す遮光板１８０は、開口部ＯＰに所定波長域の光束を減衰させるカットフィルターＦＩがはめ込まれている。この場合、コントラスト優先モードにおいて、カットフィルターＦＩによる効果を併せて得ることができる。例えば、所定波長域として５８０ｎｍ付近における緑色光成分および赤色光成分の強度を減衰させるような減光フィルターをカットフィルターＦＩとして用いる。この場合、緑色光成分と赤色光成分との分離が良くなり、赤色および緑色の色再現性を向上させることができる。

図８（Ａ）〜８（Ｃ）に示す遮光板２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃは、別の変形例であり、開口部ＯＰの形状が、円形型、楕円型及び角型になっている。遮光板の設置位置は、上記に限らず、光源ランプユニット２０の後段から重畳レンズ３５までのいずれかの位置であれば配置可能である。従って、例えば光源ランプユニット２０の近傍に設置する場合には、図８（Ａ）に示す円形型の遮光板２８０ａを用いることで、利用する光を均一に中央の光束部分のみに絞ることができる。また、例えば調光装置９０との関係を考慮する場合には、図８（Ｂ）に示す楕円形型の遮光板２８０ｂを楕円の長軸側が調光装置９０の開閉方向Ｒ２に平行になるようにすることで、図２等に示す調光装置９０の調光において滑らかな変化を生じさせることができる。また、例えば第１及び第２レンズアレイ３１，３２の要素レンズの配列を考慮して、図８（Ｃ）に示すような角型の開口部を形成させるものとすることもできる。なお、上記図８（Ａ）〜８（Ｃ）の各開口部ＯＰの形状についても、上記と同様に、遮光板２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃが傾斜して配置されることを考慮して、各遮光板２８０ａ等を正面視したときには非対称であるが、実効的な形状輪郭は対称の高い円や楕円等になるようにすることができる。

なお、図３（Ａ）の開口部ＯＰについては、照明光束ＬＦが広がるため、これに応じて上端ＰＥが広く下端ＢＴが狭い形状としている。しかし、開口部ＯＰの形状は、投射される照明光束ＬＦの状態に応じて適宜変更可能であり、例えば照明光束ＬＦが光路下流側に向けて広がらず狭まるものであればこれに応じて上端ＰＥが狭く下端ＢＴが広いものとすることもできる。

図９に示す遮光板３８０は、照明光束ＬＦの光路上流側に設けた入射側面３８１ｂの光反射率が、照明光束ＬＦの光路下流側に設けた射出側面３８１ａの光反射率よりも高いものとなっている。より具体的には、入射側面３８１ｂは、銀蒸着等により形成されており、射出側面３８１ａは、黒色塗料を塗布すること等により形成されている。この場合、入射側面３８１ｂには、比較的強い光である照明光束ＬＦの一部が照射されるが、入射側面３８１ｂの光反射率が比較的高いため、光に伴って発生する熱の影響を回避できる。一方、射出側面３８１ａには、ゴースト像の発生源となる戻り光その他の不要光が、例えば光の進行方向から逆行して（図２の場合−Ｚ方向）遮光板３８０に戻ってくる可能性があるが、射出側面３８１ａの光反射率が低く吸収率が高いものとすることで、上記のような不要光を吸収してゴースト像の発生を抑制できる。

〔第２実施形態〕
以下、図１０（Ａ）等を参照して、本発明の第２実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクターは、図１に示す第１実施形態のプロジェクター１００の変形例であり、特に説明のないものは第１実施形態と同様である。

図１０（Ａ）に示すように、本実施形態に係るプロジェクターに組み込まれる遮光板４８０は、システム光軸ＳＡに対して垂直な状態となっており、かつ、図１０（Ｂ）及び１０（Ｃ）に示すように、光路上流側即ち光束入射側の入射側面４８１ｂは、銀蒸着等により形成されており、光路下流側即ち光束射出側の射出側面４８１ａは、黒色塗料を塗布すること等により形成されている。つまり、入射側面４８１ｂの光反射率が、射出側面４８１ａの反射率よりも高いものとなっている。この場合、遮光板４８０が傾いていなくても、射出側面４８１ａの光反射率が低く吸収率が高いものとすることで、例えば光の進行方向から逆行して（図１０（Ａ）の場合−Ｚ方向）遮光板４８０に戻ってくるゴースト像の発生源となる戻り光その他の不要光を吸収してゴースト像の発生を抑制できる。

なお、この場合、遮光板４８０は、システム光軸ＳＡに対して垂直であり、傾いていないため、開口部ＯＰの形状は、上下左右について対称なものとなっている。

〔その他、変形例等〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記各実施形態では、調光装置９０を設けているが、調光装置９０を有さず、遮光板８０等のみを有する構成としてもよい。この場合、画像投射中に場面に応じた調光をすることはないが、遮光装置８５での遮光板８０等の進退により、コントラスト優先モードとするか明るさ優先モードとするかの選択は可能である。この際、例えば、開口部ＯＰの形状を比較的小さくして、コントラスト特性を高めるのにより寄与するシステム光軸ＳＡに近い部分の照明光束ＬＦのみを通過させるようにしてコントラスト優先モードでのコントラスト特性をより向上させることができる。また、第１実施形態等のように調光装置９０を用いる場合には、開口幅Ｄ１の大きさを、調光装置９０の全開状態である最小遮蔽状態に合わせてもよい。

また、上記実施形態では、調光装置９０の開閉方向をＹ方向としているが、Ｘ方向に開閉させてもよい。この場合、遮光板８０等の開口部ＯＰの形状もＹ方向の長さよりＸ方向の長さがより長いものとすることで、調光装置９０による調光を滑らかなものにできる。さらに、偏光変換部材３４の各偏光変換素子３４ａの長手方向をＸ方向になるように均一化光学系を配置させることが好ましい。

また、遮光板８０は、平板状であり、これをＸ方向に平行な軸のまわりに回転させることで入射側面８１ｂを傾けた配置としているが、遮光板８０として平板状ではなく、平板を折り曲げ断面Ｖ字状のものを用いることで、入射側面８１ｂが２方向に傾けたものとしてもよい。なお、この場合も、開口部ＯＰの形状は、２方向についての傾きを考慮して形成することになる。

また、遮光板８０は、遮光板移動機構９３によりＸ方向にスライドさせているが、スライド方向は、このほかの方向であってもよい。

また、開口部ＯＰは、上記の他にも種々の形状が考えられる。また、１つの遮光板８０に２つ以上の開口部があってもよい。

また、遮光板は、既述のように、光源ランプユニット２０の直後から重畳レンズ３５までのいずれかの位置であれば配置可能であり、この間において、２つ以上の遮光板を進退可能に配置してもよい。例えば目的に応じて、異なる箇所に、上記種々の遮光部のうち形状の互いに異なる開口部を有することで違う効果をもたせてもよい。

また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備えるプロジェクター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、反射型の液晶ライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブ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、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。

１００…プロジェクター、 １０…照明装置、 ２０…光源ランプユニット、 ３０…均一化光学系、 ３１，３２…レンズアレイ、 ８０，１８０，２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃ，３８０，４８０…遮光板、 ９０…調光装置、 ９１ａ，９１ｂ…調光羽根、 ４０…色分離導光光学系、 ５０…光変調部、 ６０…クロスダイクロイックプリズム、 ７０…投射光学系、 ＳＡ…システム光軸、 ＯＰ…開口部

Claims (8)

1. 照明光束を射出する光源ランプユニットと、
   前記照明光束の中心軸に垂直な面に対して傾いて配置され、前記照明光束の一部を通過させるための開口部を有し、前記照明光束の残りを遮蔽する遮光板と、
   前記中心軸に垂直な方向に開閉して前記照明光束を部分的に遮蔽可能な調光装置と、
   前記照明光束の偏光状態を揃えるための複数の偏光変換素子を、前記中心軸に垂直な面内において、当該偏光変換素子の長辺が配列方向に対して垂直となるように並べた状態で有する偏光変換部材と、
   を備え、
   前記複数の偏光変換素子の長辺の延びる方向と前記調光装置の開閉方向とが平行であり、
   前記遮光板の前記開口部は、前記調光装置の開閉方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に長い形状を有するプロジェクター。
2. 前記光源ランプユニットからの前記照明光束を複数の部分光束に分割する一対の第１及び第２のレンズアレイと、前記第１及び第２のレンズアレイを経た前記照明光束を重畳させるための重畳レンズとをさらに有し、
   前記遮光板は、前記光源ランプユニットから前記重畳レンズまでの間に配置される、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記遮光板を前記照明光束の光路上に進退させる遮光板移動機構をさらに備える、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
4. 前記遮光板は、前記開口部に所定波長域の光束を減衰させるカットフィルターを有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記遮光板において、前記照明光束の入射側面の光反射率が前記照明光束の射出側面の光反射率よりも高い、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 照明光束を射出する光源ランプユニットと、
   前記照明光束の中心軸に垂直な面に対して傾いて配置され、前記照明光束の一部を通過させるための開口部を有し、前記照明光束の残りを遮蔽する遮光板と、
   を備え、
   前記遮光板の光入射側面に対して垂直な方向からみた前記開口部の形状は、前記光入射側面に平行で前記照明光束の中心軸に垂直な軸に関して非対称な形状を有し、前記中心軸に垂直な面に投影した前記開口部の輪郭形状は、前記光入射側面に平行で前記照明光束の中心軸に垂直な当該軸を対称軸とする形状を有するプロジェクター。
7. 前記中心軸に垂直な方向に開閉して前記照明光束を部分的に遮蔽可能な調光装置をさらに備え、
   前記遮光板の前記開口部の前記対称軸は、前記調光装置の開閉方向に対して垂直な方向に延びる、請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記照明光束によって照明される光変調装置と、
   前記光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、
   をさらに備える、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

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