JP6007756B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
(1)すなわち、本発明の一態様におけるプロジェクターは、固体光源と、前記固体光源から射出された光を拡散させて拡散光として射出する拡散部材と、励起光源と、前記励起光源から射出された光によって励起され、蛍光を放射する蛍光体と、前記拡散部材から射出された前記拡散光と前記蛍光体から放射された前記蛍光とを画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射画像として投射する投射光学系と、前記拡散部材と前記光変調装置との間の光路上に配置され、前記拡散光の光軸を中心とする開口部を有する第1遮光部材と、前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上に配置され、前記蛍光の光軸を中心とする開口部を有する第2遮光部材と、を含み、前記拡散光の光軸の方向から見たときの前記第1遮光部材の前記開口部の面積を第1開口面積A1、前記拡散光の光軸の方向から見たときの前記第1遮光部材が前記拡散光を遮光する部分の面積を第1遮光面積A2、前記蛍光の光軸の方向から見たときの前記第2遮光部材の前記開口部の面積を第2開口面積B1、前記蛍光の光軸の方向から見たときの前記第2遮光部材が前記蛍光を遮光する部分の面積を第2遮光面積B2としたとき、前記第1開口面積A1に対する前記第1遮光面積A2の比A2/A1が、前記第2開口面積B1に対する前記第2遮光面積B2の比B2/B1よりも大きい。
仮に、第1遮光部材が第1偏光変換素子と光変調装置との間の光路上に配置される構成であると、拡散光の光強度分布が初期の分布と大きく異なる場合がある。この場合、拡散光を効果的に遮光することが困難となる。
これに対し、第1遮光部材が一対の第1レンズアレイの間の光路上または一対の第1レンズアレイと第1偏光変換素子との間の光路上に配置される構成によれば、第1遮光部材が第1偏光変換素子と光変調装置との間の光路上に配置される構成に比べて、第1遮光部材の配置位置が拡散部材に近い。そのため、拡散光の光強度分布が初期の分布と異なることが抑制される。
従って、この構成によれば、拡散光を効果的に遮光しやすくなる。
仮に、第2遮光部材が第2偏光変換素子と光変調装置との間の光路上に配置される構成であると、蛍光の光強度分布が初期の分布と大きく異なる場合がある。この場合、蛍光を効果的に遮光することが困難となる。
これに対し、第2遮光部材が一対の第2レンズアレイの間の光路上または一対の第2レンズアレイと第2偏光変換素子との間の光路上に配置される構成によれば、第2遮光部材が第2偏光変換素子と光変調装置との間の光路上に配置される構成に比べて、第2遮光部材の配置位置が蛍光体に近い。そのため、蛍光の光強度分布が初期の分布と異なることが抑制される。
従って、この構成によれば、蛍光を効果的に遮光しやすくなる。
本実施形態においては、プロジェクター100として、光変調装置で生成された画像情報を含む色光を投射光学系を介してスクリーン(被投写面)上に投写する投射型のプロジェクターを例に挙げて説明する。
ここで、光源装置10から射出される光の光軸は、第1光源装置11(固体光源21)から射出される光の光軸AX1、第2光源装置12(励起光源22)から射出される光の光軸AX2を示す。
光軸AX1は、特許請求の範囲に記載の「拡散光の光軸」に相当する。光軸AX2は、特許請求の範囲に記載の「蛍光の光軸」に相当する。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター100は、光源装置10と、色分離導光光学系20と、光変調部400と、クロスダイクロイックプリズム500と、投射光学系600と、を備えている。
図2は、拡散光の光強度分布を示す図である。
図3は、蛍光の光強度分布を示す図である。
図2において、横軸は、拡散光の光軸AX1を中心としたときの拡散光の射出位置(図2では単に位置と示す)である。縦軸は、拡散光の光強度である。
図3において、横軸は、蛍光の光軸AX2を中心としたときの蛍光の放射位置(図3では単に位置と示す)である。
拡散光は、固体光源21から射出された指向性の高い光が拡散部材41によって拡散されたものである。そのため、拡散光には、ある程度の指向性が残存している。
一方、蛍光は、励起光源22から射出された光によって励起されて蛍光体42から放射されるものである。蛍光は、蛍光体42に入射する光の指向性の有無に関わらず、放射状に等方的に広がる性質を有する。
図4は、比較例に係る遮光部材1070の平面図である。
ここで、遮光部材1070は、拡散部材と光変調装置との間の光路上(例えば、一対の第1レンズアレイの間の光路上)及び蛍光体と光変調装置との間の光路上(例えば、一対の第2レンズアレイの間の光路上)の各々に配置されるものとする。
図5は、比較例に係る拡散光の遮光状態を説明するための図である。
図6は、比較例に係る蛍光の遮光状態を説明するための図である。
図5及び図6において、横軸に直交する2本の破線は、開口部1070h(開口面積BX)の輪郭(図4に示す開口部1070hと遮光部1070mとの境界線)に相当する。
このような構成であると、投射画像のホワイトバランスが崩れてしまう(例えば、拡散光が青色光であり、蛍光が黄色光である場合、青味が強くなる)ことが本発明者の検討によって明らかになっている。
図8は、本実施形態に係る第2遮光部材72の平面図である。
上述したように、第1遮光部材71は、拡散部材41と液晶光変調装置400Bとの間の光路上のうち一対の第1レンズアレイ121,131の間の光路上に配置されている。一方、第2遮光部材72は、蛍光体42と光変調部400との間の光路上のうち一対の第2レンズアレイ122,132の間の光路上の各々に配置されている。
図7及び図8に示すように、第1遮光部材71の開口部71hの第1開口面積A1は、第2遮光部材72の開口部72hの第2開口面積B1よりも小さい。
図9は、第1遮光部材71における第1開口面積A1及び第1遮光面積A2を説明するための図である。
図10は、第2遮光部材72における第2開口面積B1及び第2遮光面積B2を説明するための図である。
第1遮光部71aは、特許請求の範囲に記載の「第1遮光部材が拡散光を遮光する部分」に相当する。第1遮光部71aの面積A2は、特許請求の範囲に記載の「第1遮光面積A2」に相当する。
図11は、拡散光の光強度分布と第1遮光面積A2との関係を説明するための図である。図11において、横軸に直交する2本の破線は、第1開口面積A1と第1遮光面積A2とを足し合わせた部分(当該部分の面積A3)の輪郭(図9に示す第1遮光部71aと第2遮光部71bとの境界線)に相当する。
第1遮光部72aは、特許請求の範囲に記載の「第2遮光部材が蛍光を遮光する部分」に相当する。第1遮光部72aの面積B2は、特許請求の範囲に記載の「第2遮光面積B2」に相当する。
図12は、蛍光の光強度分布と第2遮光面積との関係を説明するための図である。図12において、横軸に直交する2本の破線は、第2開口面積B1と第2遮光面積B2とを足し合わせた部分(当該部分の面積B3)の輪郭(図10に示す第1遮光部72aと第2遮光部72bとの境界線)に相当する。
図13は、本実施形態に係る拡散光の遮光状態を説明するための図である。
図14は、本実施形態に係る蛍光の遮光状態を説明するための図である。
図13において、横軸に直交する2本の破線は、開口部71h(第1開口面積A1)の輪郭(図9に示す開口部71hと遮光部71mの第1遮光部71aとの境界線)に相当する。図14において、横軸に直交する2本の破線は、開口部72h(第2開口面積B1)の輪郭(図10に示す開口部72hと遮光部72mの第1遮光部72aとの境界線)に相当する。
拡散光の光強度分布は、拡散部材41と液晶光変調装置400Bとの間の光路上の位置によって異なる。
仮に、第1遮光部材71が第1偏光変換素子141と液晶光変調装置400Bとの間の光路上に配置される構成であると、拡散光の光強度分布が初期の分布と大きく異なる場合がある。この場合、拡散光を効果的に遮光することが困難となる。
これに対し、第1遮光部材71が一対の第1レンズアレイ121,131の間の光路上に配置される構成によれば、第1遮光部材71が第1偏光変換素子141と液晶光変調装置400Bとの間の光路上に配置される構成に比べて、第1遮光部材71の配置位置が拡散部材41に近い。そのため、拡散光の光強度分布が初期の分布と異なることが抑制される。
従って、この構成によれば、拡散光を効果的に遮光しやすくなる。
蛍光の光強度分布は、蛍光体42と光変調部400との間の光路上の位置によって異なる。
仮に、第2遮光部材72が第2偏光変換素子142と光変調部400との間の光路上に配置される構成であると、蛍光の光強度分布が初期の分布と大きく異なる場合がある。この場合、蛍光を効果的に遮光することが困難となる。
これに対し、第2遮光部材72が一対の第2レンズアレイ122,132の間の光路上に配置される構成によれば、第2遮光部材72が第2偏光変換素子142と光変調部400との間の光路上に配置される構成に比べて、第2遮光部材72の配置位置が蛍光体42に近い。そのため、蛍光の光強度分布が初期の分布と異なることが抑制される。
従って、この構成によれば、蛍光を効果的に遮光しやすくなる。
これにより、拡散光における光強度分布の裾の部分(光強度が低い部分)が広かったり狭かったりする場合であっても、液晶光変調装置400Bに入射する拡散光(青色光LB)の光量を所定の値に調整することができる。従って、液晶光変調装置400Bに入射する拡散光(青色光LB)の光量と、液晶光変調装置400R及び液晶光変調装置400Gに入射する蛍光(液晶光変調装置400Rに入射する赤色光LR及び液晶光変調装置400Gに入射する緑色光LG)の光量とを等しくすることが容易となる。
例えば、比A2/A1を調整可能な構成としては、機構式のシャッター(メカニカルシャッター)や電子制御式のシャッター(電子シャッター)を用いることができる。
これにより、蛍光における光強度分布の裾の部分(光強度が低い部分)が広かったり狭かったりする場合であっても、液晶光変調装置400R及び液晶光変調装置400Gに入射する蛍光の光量を所定の値に調整することができる。従って、液晶光変調装置400Bに入射する拡散光(青色光LB)の光量と、液晶光変調装置400R及び液晶光変調装置400Gに入射する蛍光(液晶光変調装置400Rに入射する赤色光LR及び液晶光変調装置400Gに入射する緑色光LG)の光量とを等しくすることが容易となる。
例えば、比B2/B1を調整可能な構成としては、機構式のシャッター(メカニカルシャッター)や電子制御式のシャッター(電子シャッター)を用いることができる。
これにより、投射画像の輝度またはコントラストを高めたい場合等の目的に応じて、液晶光変調装置400Bに入射する拡散光の光量を適宜調整することができる。従って、投射画像の高輝度化または高コントラスト化を図ることが容易となる。
これにより、投射画像の輝度またはコントラストを高めたい場合等の目的に応じて、液晶光変調装置400R及び液晶光変調装置400Gに入射する蛍光の光量を適宜調整することができる。従って、投射画像の高輝度化または高コントラスト化を図ることが容易となる。
また、第1遮光部材71が第1偏光変換素子141と液晶光変調装置400Bとの間の光路上に配置されていてもよい。ただし、拡散光を効果的に遮光しやすくする観点からは、上述の配置にしたほうがよい。
また、第2遮光部材72が第2偏光変換素子142と光変調部400との間の光路上に配置されていてもよい。ただし、蛍光を効果的に遮光しやすくする観点からは、上述の配置にしたほうがよい。
例えば、固体光源として青色光を射出する第1固体光源と赤色光を射出する第2固体光源、励起光源として青色光を射出する励起光源、蛍光体として青色光によって励起されて緑色光を放射する蛍光体を用いてもよい。
また、本実施形態では、第1開口面積A1に対する第1遮光面積A2の比A2/A1または第2開口面積B1に対する第2遮光面積B2の比B2/B1を所定の値に設定することにより、拡散光の光路上の第1遮光部材71の開口部71hを通過する拡散光の光量SA2と、蛍光の光路上の第2遮光部材72の開口部72hを通過する蛍光の光量SB2とを等しくする例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、液晶光変調装置400R、400G、400Bでホワイトバランスを調整できる程度まで、拡散光の光量SA2と蛍光の光量SB2との差が小さくなるように、比A2/A1を比B2/B1より大きくできる。
その他、プロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料、形成方法等に関する具体的な記載は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。
Claims (7)
- 固体光源と、
前記固体光源から射出された光を拡散させて拡散光として射出する拡散部材と、
励起光源と、
前記励起光源から射出された光によって励起され、蛍光を放射する蛍光体と、
前記拡散部材から射出された前記拡散光と前記蛍光体から放射された前記蛍光とを画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射画像として投射する投射光学系と、
前記拡散部材と前記光変調装置との間の光路上に配置され、前記拡散光の光軸を中心とする開口部を有する第1遮光部材と、
前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上に配置され、前記蛍光の光軸を中心とする開口部を有する第2遮光部材と、を含み、
前記拡散光の光軸の方向から見たときの前記第1遮光部材の前記開口部の面積を第1開口面積A1、前記拡散光の光軸の方向から見たときの前記第1遮光部材が前記拡散光を遮光する部分の面積を第1遮光面積A2、前記蛍光の光軸の方向から見たときの前記第2遮光部材の前記開口部の面積を第2開口面積B1、前記蛍光の光軸の方向から見たときの前記第2遮光部材が前記蛍光を遮光する部分の面積を第2遮光面積B2としたとき、
前記第1開口面積A1に対する前記第1遮光面積A2の比A2/A1が、前記第2開口面積B1に対する前記第2遮光面積B2の比B2/B1よりも大きいプロジェクター。 - 前記第1遮光部材は、前記固体光源から射出される光の光強度分布に対応して、前記比A2/A1が調整可能に構成されている請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記第2遮光部材は、前記励起光源から射出される光の光強度分布に対応して、前記比B2/B1が調整可能に構成されている請求項1または2に記載のプロジェクター。
- 前記第1遮光部材は、前記投射光学系によって投射される前記投射画像の輝度またはコントラストに対応して、前記比A2/A1が調整可能に構成されている請求項1から3までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記第2遮光部材は、前記投射光学系によって投射される前記投射画像の輝度またはコントラストに対応して、前記比B2/B1が調整可能に構成されている請求項1から4までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記拡散部材と前記光変調装置との間の光路上には、前記拡散部材から射出された前記拡散光を平行化する第1コリメート光学系と、前記第1コリメート光学系から射出された光の輝度分布を均一化する一対の第1レンズアレイと、前記一対の第1レンズアレイから射出された光の偏光状態を揃える第1偏光変換素子と、が配置されており、
前記第1遮光部材は、前記一対の第1レンズアレイの間の光路上または前記一対の第1レンズアレイと前記第1偏光変換素子との間の光路上に配置されている請求項1から5までのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上には、前記蛍光体から放射された前記蛍光を平行化する第2コリメート光学系と、前記第2コリメート光学系から射出された光の輝度分布を均一化する一対の第2レンズアレイと、前記一対の第2レンズアレイから射出された光の偏光状態を揃える第2偏光変換素子と、が配置されており、
前記第2遮光部材は、前記一対の第2レンズアレイの間の光路上または前記一対の第2レンズアレイと前記第2偏光変換素子との間の光路上に配置されている請求項1から6までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
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